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(jīng)濟(jì)和現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展,液壓技術(shù)越來越多地應(yīng)用于人們的工作生活當(dāng)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(diǎn)、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(gè)液壓系統(tǒng)的工作效率和可靠性。雖然我國已經(jīng)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(jī)械等眾多領(lǐng)域使用的高壓、高速、高集成的柱塞泵仍然依賴國外進(jìn)口,國內(nèi)柱塞泵企業(yè)由于缺乏系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理論,長期停留在產(chǎn)品

2、仿制階段,與國外同類產(chǎn)品在性能和質(zhì)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(shù)之間的矛盾已經(jīng)凸顯。柱塞泵中關(guān)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(guān)鍵的是柱塞泵中的滑靴副。柱塞泵工作時(shí)滑靴不僅高速旋轉(zhuǎn),而且承受很高的接觸比壓,另外滑靴工作時(shí)始終處于交變載荷作用下,長時(shí)間工作后極易發(fā)生失效甚至損壞,而配合滑靴運(yùn)動(dòng)的偶件等裝置也同樣面臨著這種嚴(yán)峻考驗(yàn),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(gè)柱塞泵的效率和性能都會產(chǎn)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(lǐng)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(jī)理掌握和理解較為深刻,所以國外產(chǎn)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(nèi)由于缺乏系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理論,長期停留在產(chǎn)品仿制階段,與國外同類產(chǎn)品在性能和質(zhì)量方面有較大差距。因此,對滑靴及其偶件進(jìn)行深入地研究,探索滑靴及其偶件的功率損失機(jī)理,尋求適宜手

4、段以提高滑靴的潤滑效果、對提高國產(chǎn)柱塞泵的技術(shù)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(jìn)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(xué)模型,計(jì)算出柱塞泵轉(zhuǎn)動(dòng)過程中柱塞腔與配流盤之間通流面積對應(yīng)轉(zhuǎn)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(xué)模型中,得到柱塞腔油流壓力的瞬時(shí)變化,進(jìn)而獲得滑靴所受壓緊力的改變情況。同時(shí)通過對滑靴支承面的流體流動(dòng)特性進(jìn)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(chǔ)。
　　針對利用阻尼特性能夠保證油膜隨柱塞腔內(nèi)油流壓力的改變而改變這一特點(diǎn),通過仿真分析了阻尼孔的結(jié)構(gòu)尺寸對滑靴靜壓支承流體流動(dòng)特性的影響,總結(jié)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(nèi)的油流情況進(jìn)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(dòng)特性,推導(dǎo)了利用滑靴三點(diǎn)油膜厚度來確定滑靴油膜壓力場的公式,在考慮了油膜動(dòng)壓效應(yīng)、擠壓效應(yīng)和熱楔效應(yīng)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(chǔ)研究了滑靴的油膜厚度與柱塞腔內(nèi)油流壓力和轉(zhuǎn)速的關(guān)系,同時(shí)分析了轉(zhuǎn)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(jìn)行了量化地比較和分析。接著對滑靴的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究,通過分析和計(jì)算不同

7、結(jié)構(gòu)的滑靴在相同工況下表現(xiàn)出來的不同特性,找出不同結(jié)構(gòu)的滑靴設(shè)計(jì)的依據(jù),為以后的實(shí)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(jìn)行分析的基礎(chǔ)上,采用對回程盤與球碗的接觸軌跡進(jìn)行離散化處理的方法推導(dǎo)出球碗在不同離散接觸點(diǎn)所受到的來自回程盤的正壓力,并總結(jié)出能夠決定離散接觸點(diǎn)的壓力大小的參數(shù),以此為基礎(chǔ)進(jìn)一步推導(dǎo)出回程盤與球碗相對運(yùn)動(dòng)時(shí)每個(gè)離散接觸點(diǎn)所造成的功率損失,并歸納出能夠決定離散接觸點(diǎn)功率大小的參數(shù),最終采用對離