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轴向柱塞泵滑靴底面结构对滑靴副性能的影响研究

发布时间:2017-08-15 06:38

  本文关键词:轴向柱塞泵滑靴底面结构对滑靴副性能的影响研究


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【摘要】:斜盘式轴向柱塞泵,作为现代液压传动中广泛使用的动力源之一,以其驱动功率大、工作效率高、动态性能优越、易于实现系统无级变速等显著优点,应用于多领域的液压系统中。滑靴副是轴向柱塞泵的主要传力摩擦副之一,它对柱塞泵高压化、大流量化特性的影响尤为突出。因此,本文以斜盘式轴向柱塞泵的滑靴作为研究对象,研究并改善滑靴副的综合性能。分析滑靴副的油膜特性,研究滑靴底面环的弹性变形和油膜变形匹配性,提出滑靴底面环结构优化方案。通过编程和仿真手段,对优化前后的滑靴进行静压特性和动态特性分析,从而验证优化方案的正确性,为滑靴底面环结构的优化设计提供可靠途径。通过对滑靴运动学和力学特性的研究,建立滑靴副的动态静力学模型,对滑靴底面支承方式进行分析。求解滑靴底面内支承环的弹性变形和油膜厚度变形,利用有限差分法和超松弛迭代法求解压力场,进而得到油膜厚度场。利用Fluent对滑靴副的流场进行研究,得到滑靴副油膜流场的速度矢量图,分析流场的泄漏特性。以效率贡献和剩余压紧力作为衡量标准,利用Matlab的非线性优化函数对环结构尺寸展开优化设计。考察滑靴优化设计后,内支承环弹性变形、油膜变形、滑靴副功率损失、效率值、剩余压紧力以及流场特性等性能指标的变化情况。并根据优化方案,利用Matlab的GUI模块建立具有面向用户界面的滑靴底面环结构尺寸优化设计平台。建立轴向柱塞泵ADAMS动力学分析模型,将求解压力场和厚度场的Matlab程序转换为C++程序代码,封装后作为ADAMS软件的子程序供求解器调用。仿真得到环结构尺寸优化前后,滑靴受到的支承力、滑靴底面的油膜厚度、以及单个滑靴的泄漏量和摩擦力矩的变化情况,分析优化前后滑靴副动态特性的变化情况,对优化方案进行验证。
【关键词】:轴向柱塞泵 滑靴副 油膜厚度 环结构优化
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TH137.51
【目录】:
  • 摘要4-5
  • Abstract5-9
  • 第1章 绪论9-19
  • 1.1 课题背景及研究意义9-10
  • 1.2 国内外研究现状10-17
  • 1.2.1 国外研究现状10-13
  • 1.2.2 国内研究现状13-17
  • 1.2.3 国内外研究现状简析17
  • 1.3 本文主要研究内容17-19
  • 第2章 滑靴动态静力学模型的建立19-30
  • 2.1 引言19
  • 2.2 滑靴运动特性分析19-22
  • 2.3 滑靴力学特性分析22-26
  • 2.4 三环滑靴底面支承特性分析26-29
  • 2.4.1 滑靴底面结构特点26-27
  • 2.4.2 滑靴支承方式分析27-29
  • 2.5 本章小结29-30
  • 第3章 靴底环变形与油膜变形匹配性分析30-46
  • 3.1 引言30
  • 3.2 滑靴底面环变形计算30-33
  • 3.3 滑靴底面油膜变形计算33-41
  • 3.3.1 滑靴底面油膜流场特性33-36
  • 3.3.2 滑靴底面油膜压力场求解36-38
  • 3.3.3 滑靴底面油膜厚度场求解38-41
  • 3.4 滑靴底面油膜流场CFD分析41-44
  • 3.4.1 油膜模型的仿真前处理42-43
  • 3.4.2 Fluent仿真条件设置43
  • 3.4.3 Fluent仿真结果分析43-44
  • 3.5 本章小结44-46
  • 第4章 滑靴底面环结构优化方案及分析46-62
  • 4.1 引言46
  • 4.2 滑靴底面环结构尺寸优化方案46-53
  • 4.2.1 密封环结构尺寸优化46-50
  • 4.2.2 内支承环结构尺寸优化50-52
  • 4.2.3 外支承环结构尺寸优化52-53
  • 4.3 优化前后滑靴副性能变化53-57
  • 4.3.1 功率损失53-55
  • 4.3.2 剩余压紧力55-56
  • 4.3.3 流场特性56-57
  • 4.4 可视化优化设计平台建立57-61
  • 4.4.1 基于GUI的可视化程序界面编辑57-58
  • 4.4.2 优化设计平台应用实例58-61
  • 4.5 本章小结61-62
  • 第5章 滑靴优化前后动态特性对比分析62-69
  • 5.1 引言62
  • 5.2 ADAMS动力学分析模型的建立62-65
  • 5.2.1 轴向柱塞泵滑靴尺寸参数化模型建立62
  • 5.2.2 ADAMS动力学分析模型建立62-65
  • 5.3 滑靴动态特性对比分析结果65-68
  • 5.3.1 剩余压紧力65
  • 5.3.2 油膜厚度场65-66
  • 5.3.3 功率损失66-68
  • 5.4 本章小结68-69
  • 结论69-70
  • 参考文献70-75
  • 致谢75

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