純水液壓柱塞泵及溢流閥關(guān)鍵技術(shù)的研究.pdf

1、液壓傳動(dòng)因具有能量密度高,結(jié)構(gòu)緊湊,布局靈活等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用.純水(包括自來水和海水)清潔無毒、不燃燒、無需存儲運(yùn)輸,是一種綠色傳動(dòng)介質(zhì).用純水做工作介質(zhì),擴(kuò)展了液壓傳動(dòng)的應(yīng)用領(lǐng)域.純水液壓已經(jīng)成功地應(yīng)用于娛樂、食品、造紙、水下工具、消防等領(lǐng)域.純水液壓柱塞泵和溢流閥是純水液壓傳動(dòng)的關(guān)鍵元件,使純水液壓進(jìn)入實(shí)用的首要條件.純水液壓柱塞泵的關(guān)鍵摩擦副工作在高壓、高速下,為了獲得高的工作效率和使用壽命,要求摩擦副材料同時(shí)具有低的摩擦系數(shù)

2、和磨損率.純水液壓柱塞泵關(guān)鍵摩擦副材料的研制和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成為研制純水液壓柱塞泵的關(guān)鍵技術(shù).本文第一章分析了傳統(tǒng)液壓傳動(dòng)面臨的難題,比較了油基液壓介質(zhì),難燃液及高水基介質(zhì),可降解液壓介質(zhì),純水液壓介質(zhì)的特點(diǎn).介紹了純水液壓的研究意義、內(nèi)容、難點(diǎn)和應(yīng)用狀況,指出解決水環(huán)境中關(guān)鍵摩擦副摩擦磨損難題,對新材料、新工藝進(jìn)行實(shí)用研究,降低純水液壓元件造價(jià),是純水液壓傳動(dòng)進(jìn)入實(shí)用的前提.第二章調(diào)研了水環(huán)境中材料摩擦學(xué)研究狀況,分析了純水液壓柱塞泵關(guān)鍵摩

3、擦副工作特點(diǎn).指出純水液壓柱塞泵關(guān)鍵摩擦副工作在高壓、高速和高pV值、頻繁起動(dòng)工況下,潤滑狀況惡劣.聚合物與金屬或聚合物與陶瓷配對時(shí),摩擦系數(shù)小,聚合物的磨損率低,是適合純水液壓柱塞泵關(guān)鍵摩擦副的配對形式.第三章在MM-200摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)上評價(jià)了陶瓷自配對、聚合物與不銹鋼、聚合物與陶瓷配對時(shí)的摩擦學(xué)特性,分析了材料磨損表面、磨屑形貌及其摩擦磨損機(jī)理.結(jié)果表明:(1)陶瓷自配對時(shí)的主要磨損機(jī)理為疲勞磨損,陶瓷自配對時(shí)磨損率低,摩擦系數(shù)較

4、高.陶瓷試環(huán)在摩擦熱、水、應(yīng)力等的作用下易發(fā)生破裂.(2)改性PEEK復(fù)合材料的摩擦學(xué)特性取決于添加物含量,所用載荷和配對材料.與等離子陶瓷涂層配對時(shí),摩擦系數(shù)顯著降低,改性PEEK復(fù)合材料的磨損率顯著下降,摩擦學(xué)性能優(yōu)于與不銹鋼配對.第四章建立了滑靴靜壓支承和柱塞受力的數(shù)學(xué)模型.指出:(1)純水液壓柱塞泵中的滑靴和配流盤應(yīng)采用不完全平衡型靜壓支承,即剩余壓緊力法設(shè)計(jì).(2)在柱塞受力模型中,考慮了動(dòng)壓支承力和液壓側(cè)向力.結(jié)果表明,忽略

5、這兩項(xiàng)力將導(dǎo)致計(jì)算出的柱塞受力減小.分析了分度圓直徑、柱塞的幾何長度和最小密封長度對柱塞受力和純水液壓柱塞泵容積效率的影響.第五章測試了純水液壓柱塞泵在不同壓力等級、不同轉(zhuǎn)速下的輸出流量和輸入扭矩,獲得了相應(yīng)工況下的容積效率和機(jī)械效率.第六章研制了額定壓力為14 MPa,額定流量分別為40 L/min和100 L/min的直動(dòng)式和先導(dǎo)式純水液壓溢流閥,測試了它們的動(dòng)靜態(tài)特性.發(fā)明了并聯(lián)閥口結(jié)構(gòu),建立了并聯(lián)閥口式溢流閥的數(shù)學(xué)模型,提出了并