軸向柱塞泵滑靴及其偶件的潤滑與功率損失的研究.pdf

1、隨著國民經濟和現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展,液壓技術越來越多地應用于人們的工作生活當中。柱塞泵由于功率密度大、容積效率和總效率峰值高、傳輸功率大、極限壓力高、變量方便等優(yōu)點、成為最重要的一種液壓泵,柱塞泵性能的優(yōu)劣以及可靠程度直接影響整個液壓系統(tǒng)的工作效率和可靠性。雖然我國已經成為世界上柱塞泵需求量最大的國家,然而目前我國在包括工程機械等眾多領域使用的高壓、高速、高集成的柱塞泵仍然依賴國外進口,國內柱塞泵企業(yè)由于缺乏系統(tǒng)的設計理論,長期停留在產品

2、仿制階段,與國外同類產品在性能和質量方面有較大差距,巨大的市場需求與我國相對滯后的柱塞泵研發(fā)技術之間的矛盾已經凸顯。柱塞泵中關鍵摩擦副的潤滑和效率問題是制約柱塞泵性能和效率的主要原因,其中尤為關鍵的是柱塞泵中的滑靴副。柱塞泵工作時滑靴不僅高速旋轉,而且承受很高的接觸比壓,另外滑靴工作時始終處于交變載荷作用下,長時間工作后極易發(fā)生失效甚至損壞,而配合滑靴運動的偶件等裝置也同樣面臨著這種嚴峻考驗,滑靴及其偶件在工作過程中的潤滑及功率損失不僅

3、針對其本身而且對整個柱塞泵的效率和性能都會產生影響,因此通過開展滑靴及其偶件的潤滑與功率損失研究很有必要。國外在該領域的研究起步較早,研究力度也較大,對滑靴及其偶件的潤滑與功率損失的機理掌握和理解較為深刻,所以國外產品中滑靴及其偶件的潤滑狀況和效率得到一定程度的提高。國內由于缺乏系統(tǒng)的設計理論,長期停留在產品仿制階段,與國外同類產品在性能和質量方面有較大差距。因此,對滑靴及其偶件進行深入地研究,探索滑靴及其偶件的功率損失機理,尋求適宜手

4、段以提高滑靴的潤滑效果、對提高國產柱塞泵的技術水平具有十分重要的意義。本文以軸向柱塞泵的滑靴及其偶件作為研究對象,對滑靴及其偶件的潤滑及功率損失進行了全面深入地研究。
　　通過建立柱塞腔與配流盤之間通流面積的數(shù)學模型,計算出柱塞泵轉動過程中柱塞腔與配流盤之間通流面積對應轉角的變化情況,將通流面積的變化以樣條函數(shù)的形式輸入到AMESim(Advanced Modeling Environment for Simulationo fe

5、ngineering systems)下建立的單柱塞的數(shù)學模型中,得到柱塞腔油流壓力的瞬時變化,進而獲得滑靴所受壓緊力的改變情況。同時通過對滑靴支承面的流體流動特性進行分析,取得了滑靴支承面的油膜承載力,從而為掌握滑靴的潤滑特性和潤滑狀態(tài)打下了基礎。
　　針對利用阻尼特性能夠保證油膜隨柱塞腔內油流壓力的改變而改變這一特點,通過仿真分析了阻尼孔的結構尺寸對滑靴靜壓支承流體流動特性的影響,總結出阻尼孔對靜壓支承油膜和泄漏量的影響規(guī)律,

6、并根據(jù)這種規(guī)律對阻尼孔內的油流情況進行了流場仿真。之后針對剩余壓緊力支承下滑靴支承面的流體流動特性,推導了利用滑靴三點油膜厚度來確定滑靴油膜壓力場的公式,在考慮了油膜動壓效應、擠壓效應和熱楔效應的前提下求出剩余壓緊力支承情況下滑靴的油膜厚度,并以此為基礎研究了滑靴的油膜厚度與柱塞腔內油流壓力和轉速的關系,同時分析了轉速變化和壓力變化對滑靴功率損失的影響,并對這兩種影響進行了量化地比較和分析。接著對滑靴的結構進行了研究,通過分析和計算不同

7、結構的滑靴在相同工況下表現(xiàn)出來的不同特性,找出不同結構的滑靴設計的依據(jù),為以后的實際工程提供理論參考。
　　在對回程盤與球碗的相對位置和受力進行分析的基礎上,采用對回程盤與球碗的接觸軌跡進行離散化處理的方法推導出球碗在不同離散接觸點所受到的來自回程盤的正壓力,并總結出能夠決定離散接觸點的壓力大小的參數(shù),以此為基礎進一步推導出回程盤與球碗相對運動時每個離散接觸點所造成的功率損失,并歸納出能夠決定離散接觸點功率大小的參數(shù),最終采用對離