轴向柱塞泵柱塞表面沟槽结构特性研究
发布时间：2021-02-01 23:22
柱塞泵由于具有额定压力高、结构紧凑、效率高和流量调节方便等优点,被广泛应用于高压、大流量和流量需要调节的场合,诸如液压机、工程机械和船舶中,是非常重要的一种液压泵。摩擦副是轴向柱塞泵的关键部位,它对柱塞泵能否正常工作及其寿命有决定性影响,也是柱塞泵设计中的难点。柱塞副是柱塞泵的三大摩擦副之一,同时也是影响柱塞泵性能的重要部件之一。由于沟槽的开设会影响柱塞副的油膜压力分布,缝隙流动特性,从而影响柱塞的对中,轴向泄漏,对柱塞泵的整体性能有很大影响,由此确定本文主要研究不同沟槽参数对柱塞副油膜压力的影响,并且分析柱塞和缸体之间的缝隙流动特性,并得到最优参数,为研制低泄漏高效率轴向柱塞泵提供技术理论支撑。本文主要研究内容如下:1.对斜盘式轴向柱塞泵柱塞进行运动学分析和受力分析,掌握其受力和运动能够进一步了解柱塞泵的排量、流量、流量脉动,继而分析通过柱塞-缸体摩擦副的流量,为接下来对柱塞结构的研究提供必要的理论基础。2.对轴向柱塞泵液压系统进行三维建模,应用AMESim软件对液压系统进行仿真分析,得到工作情况下柱塞腔压力变化。先建立AMESim单柱塞模型,调试合适之后再建立整个柱塞泵的模型。将柱...
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
斜盘式轴向柱塞泵基本结构
工学硕士学位论文5图1.2柱塞三维图及二维图国内也有很多学者和科研机构对柱塞副进行了研究和分析。2001年，华中科技大学贺小峰[36]等通过搭建试验台直接测量了水压柱塞泵柱塞副泄漏量，分析了泄漏量与工作压力和摩擦磨损的关系。2006年，刘桓龙等[37]基于静压支撑提出了开设有均压孔的柱塞结构，柱塞与缸孔组成双阻尼效应柱塞副，提高了柱塞副抗卡紧能力，减小了摩擦损失。2009年，胡仁喜[38]等在高压高速条件下对柱塞副的泄漏进行了研究。研究显示当高压、高转速时，柱塞通常在倾斜偏心状态，实际流量脉动率比理论流量脉动率大，实际泄漏量比理论泄漏量校2010年，浙江大学徐兵等[39]采用有限元方法对柱塞的应力应变进行了仿真研究，定量的获得了应力应变值，为柱塞泵结构改进和性能优化打下了基矗2010年，浙江大学徐兵等[40]采用虚拟样机技术对轴向柱塞泵柱塞副进行仿真分析，仿真分析柱塞泵负载压力等级、斜盘倾角以及柱塞副间隙对柱塞副性能的影响，表明柱塞副设计是限定轴向柱塞泵压力等级和最大斜盘倾角的重要因素，适当减小间隙油膜厚度可以降低柱塞副泄漏损失和摩擦损失，并有助于提高柱塞副油膜承载能力。2012年，华中科技大学杨秀峰[41]对环形缝隙的流动特性和规律进行了仿真和试验，从水液压角度研究了环形缝隙对于元件设计的影响。2014年，何霞等[42]研究了不同织构边缘凸起对柱塞副摩擦性能的影响。结果表明柱塞表面设计合理的微观织构，有利于柱塞的的润滑，能有效的降低摩擦。2016年，吴波等[43]对内燃机活塞设计了一种仿生条纹结构，研究表明此结构可以增大活塞的润滑，减小摩擦。2016年，童宝宏等[44]研究设计了一种带螺旋式润滑油槽的柱塞，仿真研究了柱塞的接触应力特性。仿真结果显示，此结构不仅
结构。新型结构具有更小的泄漏损失，更好的减摩抗摩性能。2018年，童宝宏等[46][47]继续研究了螺旋沟槽结构对柱塞-铜套副缝隙流动和均压特性的影响得到了螺旋沟槽结构使柱塞-铜套摩擦副的油膜压力分布更加均匀稳定，不同螺旋沟槽结构中，单圈螺旋槽起点与柱塞端面的距离增加，均压作用增强；与单圈螺旋沟槽相比多圈螺旋沟槽柱塞摩擦副中的油膜压力更加均匀稳定，螺旋沟槽结构减小了油液轴向流动的阻力，使缝隙内的油液分布更加均匀，柱塞-铜套副中压差流大小随着沟槽深度增加而增加，0.9mm后呈线性规律变化。螺旋沟槽结构如图1.3所示。图1.3螺旋沟槽结构1.3课题研究的主要目的和内容1.3.1课题研究的主要目的通过上面对轴向柱塞泵及柱塞副的研究现状可以看出，柱塞泵中三大摩擦副一直是广大科研人员研究的重点，对于柱塞副更是投入了巨大的精力，不仅是从理论上分析柱塞的运动状况，而且对于柱塞的结构甚至是缸体的结构都进行了一些合理的设计，以期望柱塞副达到更好的表现。从国内外的研究中发现目前柱塞泵采用的活塞，有的有沟槽，有的没有沟槽，而有沟槽的柱塞有环形和其他形状的沟槽，有沟槽的柱塞其数目，位置，截面形状亦有不同。由于沟槽的开设会影响柱塞副的油膜压力分布，缝隙流动特性，从而影响柱塞的对中，轴向泄漏，对柱塞泵的整体性能有很大影响，因此研究柱塞表面沟槽具有重要的工程实践意义。1.3.2课题研究的主要内容本课题的研究目标是研究不同沟槽参数对柱塞副油膜压力和倾斜力矩的影响，并且分析柱塞和缸体之间的缝隙流动特性，并得到最优参数，为研制低泄漏高效率轴向柱塞泵提供技术理论支撑。主要内容是首先运用三维建模软件SolidWorks对斜盘式轴向柱塞泵进行三维建模。之后对柱塞进行运动学分析及受力分析，对柱塞-缸体
【参考文献】：
期刊论文
[1]柱塞泵螺旋沟槽式柱塞-铜套副缝隙流场流动与均压特性[J]. 童宝宏,杨文,刘庆运,叶小华,时礼平. 农业工程学报. 2018(02)
[2]水液压柱塞泵柱塞副材料实验研究[J]. 李东林,方梦思,邓亦攀,刘银水,吴德发. 液压与气动. 2017(11)
[3]封闭式中空柱塞的降噪机理分析[J]. 黄忠华,何浩波. 流体传动与控制. 2017(01)
[4]计及表面变形的轴向柱塞泵滑靴副热流体动力润滑分析[J]. 汤何胜,訚耀保,李晶,王智勇. 机械工程学报. 2017(04)
[5]具有仿生条纹结构的内燃机活塞疲劳特性回归分析[J]. 吴波,丛茜,杨利,刘洋,金绍江,王洪臣,刘鸿涛,田为军. 农业工程学报. 2016(04)
[6]螺旋沟槽式柱塞-铜套副的接触应力特性研究[J]. 王光煜,童宝宏,崔同洋. 机械工程与自动化. 2016(01)
[7]织构化柱塞对压裂泵密封副的摩擦学性能影响[J]. 何霞,钟林,王国荣,杨昌海,蒋龙. 摩擦学学报. 2014(04)
[8]斜盘式轴向柱塞泵的减摩降噪措施[J]. 张长英,龚晓群,李萍萍,郭鸣,方晔. 液压与气动. 2013(12)
[9]基于串联式轴向柱塞泵转位角降噪方法仿真[J]. 徐兵,张军辉,杨华勇,叶绍干. 浙江大学学报(工学版). 2013(01)
[10]轴向柱塞泵滑靴副楔形油膜特性分析[J]. 李迎兵,徐兵. 液压与气动. 2010(09)
博士论文
[1]轴向柱塞泵摩擦副功率损失分析与表面形貌设计研究[D]. 胡敏.浙江大学 2017
[2]轴向柱塞泵流量脉动及配流盘优化设计研究[D]. 马吉恩.浙江大学 2009
硕士论文
[1]基于Pumplinx轴向柱塞泵配流盘减震槽参数的优化分析[D]. 谢世聪.兰州理工大学 2019
[2]基于信号消噪与能量算子解调的柱塞泵故障诊断研究[D]. 高强.温州大学 2019
[3]螺旋沟槽式柱塞—铜套副均压流动特性研究[D]. 杨文.安徽工业大学 2017
[4]水压环形缝隙泄漏特性的理论和实验研究[D]. 杨秀峰.华中科技大学 2012
本文编号：3013614
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
斜盘式轴向柱塞泵基本结构
工学硕士学位论文5图1.2柱塞三维图及二维图国内也有很多学者和科研机构对柱塞副进行了研究和分析。2001年，华中科技大学贺小峰[36]等通过搭建试验台直接测量了水压柱塞泵柱塞副泄漏量，分析了泄漏量与工作压力和摩擦磨损的关系。2006年，刘桓龙等[37]基于静压支撑提出了开设有均压孔的柱塞结构，柱塞与缸孔组成双阻尼效应柱塞副，提高了柱塞副抗卡紧能力，减小了摩擦损失。2009年，胡仁喜[38]等在高压高速条件下对柱塞副的泄漏进行了研究。研究显示当高压、高转速时，柱塞通常在倾斜偏心状态，实际流量脉动率比理论流量脉动率大，实际泄漏量比理论泄漏量校2010年，浙江大学徐兵等[39]采用有限元方法对柱塞的应力应变进行了仿真研究，定量的获得了应力应变值，为柱塞泵结构改进和性能优化打下了基矗2010年，浙江大学徐兵等[40]采用虚拟样机技术对轴向柱塞泵柱塞副进行仿真分析，仿真分析柱塞泵负载压力等级、斜盘倾角以及柱塞副间隙对柱塞副性能的影响，表明柱塞副设计是限定轴向柱塞泵压力等级和最大斜盘倾角的重要因素，适当减小间隙油膜厚度可以降低柱塞副泄漏损失和摩擦损失，并有助于提高柱塞副油膜承载能力。2012年，华中科技大学杨秀峰[41]对环形缝隙的流动特性和规律进行了仿真和试验，从水液压角度研究了环形缝隙对于元件设计的影响。2014年，何霞等[42]研究了不同织构边缘凸起对柱塞副摩擦性能的影响。结果表明柱塞表面设计合理的微观织构，有利于柱塞的的润滑，能有效的降低摩擦。2016年，吴波等[43]对内燃机活塞设计了一种仿生条纹结构，研究表明此结构可以增大活塞的润滑，减小摩擦。2016年，童宝宏等[44]研究设计了一种带螺旋式润滑油槽的柱塞，仿真研究了柱塞的接触应力特性。仿真结果显示，此结构不仅
结构。新型结构具有更小的泄漏损失，更好的减摩抗摩性能。2018年，童宝宏等[46][47]继续研究了螺旋沟槽结构对柱塞-铜套副缝隙流动和均压特性的影响得到了螺旋沟槽结构使柱塞-铜套摩擦副的油膜压力分布更加均匀稳定，不同螺旋沟槽结构中，单圈螺旋槽起点与柱塞端面的距离增加，均压作用增强；与单圈螺旋沟槽相比多圈螺旋沟槽柱塞摩擦副中的油膜压力更加均匀稳定，螺旋沟槽结构减小了油液轴向流动的阻力，使缝隙内的油液分布更加均匀，柱塞-铜套副中压差流大小随着沟槽深度增加而增加，0.9mm后呈线性规律变化。螺旋沟槽结构如图1.3所示。图1.3螺旋沟槽结构1.3课题研究的主要目的和内容1.3.1课题研究的主要目的通过上面对轴向柱塞泵及柱塞副的研究现状可以看出，柱塞泵中三大摩擦副一直是广大科研人员研究的重点，对于柱塞副更是投入了巨大的精力，不仅是从理论上分析柱塞的运动状况，而且对于柱塞的结构甚至是缸体的结构都进行了一些合理的设计，以期望柱塞副达到更好的表现。从国内外的研究中发现目前柱塞泵采用的活塞，有的有沟槽，有的没有沟槽，而有沟槽的柱塞有环形和其他形状的沟槽，有沟槽的柱塞其数目，位置，截面形状亦有不同。由于沟槽的开设会影响柱塞副的油膜压力分布，缝隙流动特性，从而影响柱塞的对中，轴向泄漏，对柱塞泵的整体性能有很大影响，因此研究柱塞表面沟槽具有重要的工程实践意义。1.3.2课题研究的主要内容本课题的研究目标是研究不同沟槽参数对柱塞副油膜压力和倾斜力矩的影响，并且分析柱塞和缸体之间的缝隙流动特性，并得到最优参数，为研制低泄漏高效率轴向柱塞泵提供技术理论支撑。主要内容是首先运用三维建模软件SolidWorks对斜盘式轴向柱塞泵进行三维建模。之后对柱塞进行运动学分析及受力分析，对柱塞-缸体
【参考文献】：
期刊论文
[1]柱塞泵螺旋沟槽式柱塞-铜套副缝隙流场流动与均压特性[J]. 童宝宏,杨文,刘庆运,叶小华,时礼平. 农业工程学报. 2018(02)
[2]水液压柱塞泵柱塞副材料实验研究[J]. 李东林,方梦思,邓亦攀,刘银水,吴德发. 液压与气动. 2017(11)
[3]封闭式中空柱塞的降噪机理分析[J]. 黄忠华,何浩波. 流体传动与控制. 2017(01)
[4]计及表面变形的轴向柱塞泵滑靴副热流体动力润滑分析[J]. 汤何胜,訚耀保,李晶,王智勇. 机械工程学报. 2017(04)
[5]具有仿生条纹结构的内燃机活塞疲劳特性回归分析[J]. 吴波,丛茜,杨利,刘洋,金绍江,王洪臣,刘鸿涛,田为军. 农业工程学报. 2016(04)
[6]螺旋沟槽式柱塞-铜套副的接触应力特性研究[J]. 王光煜,童宝宏,崔同洋. 机械工程与自动化. 2016(01)
[7]织构化柱塞对压裂泵密封副的摩擦学性能影响[J]. 何霞,钟林,王国荣,杨昌海,蒋龙. 摩擦学学报. 2014(04)
[8]斜盘式轴向柱塞泵的减摩降噪措施[J]. 张长英,龚晓群,李萍萍,郭鸣,方晔. 液压与气动. 2013(12)
[9]基于串联式轴向柱塞泵转位角降噪方法仿真[J]. 徐兵,张军辉,杨华勇,叶绍干. 浙江大学学报(工学版). 2013(01)
[10]轴向柱塞泵滑靴副楔形油膜特性分析[J]. 李迎兵,徐兵. 液压与气动. 2010(09)
博士论文
[1]轴向柱塞泵摩擦副功率损失分析与表面形貌设计研究[D]. 胡敏.浙江大学 2017
[2]轴向柱塞泵流量脉动及配流盘优化设计研究[D]. 马吉恩.浙江大学 2009
硕士论文
[1]基于Pumplinx轴向柱塞泵配流盘减震槽参数的优化分析[D]. 谢世聪.兰州理工大学 2019
[2]基于信号消噪与能量算子解调的柱塞泵故障诊断研究[D]. 高强.温州大学 2019
[3]螺旋沟槽式柱塞—铜套副均压流动特性研究[D]. 杨文.安徽工业大学 2017
[4]水压环形缝隙泄漏特性的理论和实验研究[D]. 杨秀峰.华中科技大学 2012
本文编号：3013614
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