变水深下轴向柱塞泵滑靴副润滑特性预测与分析

发布时间：2020-04-23 15:45

【摘要】：轴向柱塞泵因具有工作压力高、易于变量调节等优点成为应用最广泛的深海动力源之一。滑靴和斜盘组成的滑靴副是其最为重要的运动副之一,其润滑特性的优劣直接影响着柱塞泵的使用寿命和工作性能。为此,研究变水深环境下的轴向柱塞泵滑靴副润滑特性,分析各个参数对其润滑特性的影响规律,而后利用优化函数对其底面进行结构优化,获得符合深海工况要求的环境适应性润滑副,为变水深环境下轴向柱塞泵摩擦副性能分析和结构优化提供指导。本论文主要工作如下:(1)研究变水深下的油液介质黏度迁移规律。充分考虑环境压力、环境温度和热交换等因素,建立变水深工况下油液介质黏度动态变化模型。结果表明介质黏度随压力的增大而增加,随温度的增大而减小,随下潜深度的增加呈先快后慢的规律增加。(2)建立变水深环境下滑靴副润滑特性模型,并给出了具体的求解流程。基于柱塞泵和滑靴副的工作原理、介质变黏度模型、阻尼模型、楔形油膜模型、Reynolds方程压力模型和热弹性变形模型,建立了变水深滑靴副润滑特性求解方法和流程,并用MATLAB进行数值仿真计算求解。该方法为理论模型的数值求解打下基础。(3)提出变水深滑靴副润滑特评价方法并分析各个参数对它的影响。指出油膜厚度在[1.6μm,20μm]内时,能够形成有效静压支承流体润滑,且油膜厚度差越小稳定程度越高。还提出将润滑特性数L_(CC)作为综合评价滑靴副润滑特性的重要指标,数值越大,润滑特性越好。并分析环境变量、结构参数和工作参数等对滑靴副润滑特性的影响规律。结果表明在低速、低工作压力和大斜盘倾角时,油膜厚度小但能形成有效的流体润滑,且倾斜程度和损失功率较小,润滑特性数L_(CC)较大,滑靴副获得良好的润滑性能。下潜深度增大时,油膜稳定性较差,且提高了损失功率,致使润滑特性数L_(CC)很小,润滑特性很差。下潜深度在[5000m,7000m]时难以形成有效的流体润滑。(4)开展变深下滑靴副润滑特性的优化设计工作。以降低滑靴副的损失功率、减小油膜倾斜程度和单位面积压力为优化目标,借助MATLAB中多目标非线性函数fgoalattain对滑靴底面进行结构优化,设计出多环滑靴结构形式。经对比分析,优化后的多环结构使滑靴副损失功率降低了8.73%、单位面积压力降低了5.14%,倾斜程度降低了9.42%,润滑特性数提升了14.7%,使滑靴副的润滑特性得到有效改善。该方法为摩擦副的设计和优化提供了理论意义和工程应用价值。
【图文】：

流场分布,滑靴副,油膜厚度

滑靴副流场分布

测力仪,测量实验,摩擦力,平台

1.6 摩擦力测量实验平台（S1-S4 为测力仪）人通过在滑靴和斜盘之间设置传感器来测模型对摩擦力进行数值求解，该模型不仅考的热胀冷缩，还考虑了流体的气蚀现象、非解与实验仿真得出了一致的结论：摩擦力内逐渐减小，然后通过调整滑靴倾斜程度适为其测量摩擦力的实验平台[27]。热膨胀及柱塞组件的惯性作用，Matteo P性变形，和利用惯性减压法来平衡外部振仿真模型分析了柱塞滑靴组件的惯性作用小，，最后通过搭建实验平台来验证数值求的研究现状对陆用柱塞泵摩擦副做了大量工作，还在水
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH137.51

【参考文献】