材料匹配及表面织构对柱塞泵滑靴副摩擦学性能影响的研究

发布时间：2020-06-03 07:55

【摘要】：高压轴向柱塞泵滑靴副在高速、高压条件下工作。当接触面油膜失效时,转化为干摩擦,导致磨损严重。零件的材料匹配及在接触面开设表面织构对滑靴副的抗磨损性能有着重要的影响。本文研究了材料匹配对高压轴向柱塞泵滑靴副干摩擦性能的影响,以及表面织构的开设对滑靴接触面油膜性能及干摩擦性能的影响,主要从以下四个方面进行分析:(1)通过有限元分析法,对不同材料匹配,但工况相同的35MPa高压轴向柱塞泵滑靴副接触面进行了应力和温度分析。研究表明:选择合适弹性模量、密度小、泊松比小的滑靴材料与泊松比小,弹性模量大的斜盘材料匹配时,能获得良好的接触应力分布;选择密度、比热及导热率较大的斜盘材料及选择导热率大、比热及密度小的滑靴材料对改善滑靴底部温升有显著作用。(2)选用3种不同材料(1Cr18Ni9Ti、ZQSn10-1、ZQAl10-4-4)的滑靴与2种不同材料(38Cr Mo Al A、45#钢)的斜盘副进行正交试验,利用自主研发改进的FAIAX6型摩擦磨损试验机测试,对比分析了接触应力和表面摩擦系数。结果表明:ZQSn10-1与38Cr Mo Al A配对所得接触面应力最小;ZQSn10-1与45#钢配对所得温升情况最优。(3)为掌握在高速高压工况下,当滑靴表面微坑形貌参数改变时,油膜承载能力及温升的变化规律,选择3种不同形貌微坑开设于滑靴底部。基于滑靴副静压润滑原理,利用ANSYS软件的Fluent工具箱,研究了在相同工况下,织构形貌、面积率及深径比对35MPa高压轴向柱塞泵滑靴副油膜压力与温度变化的影响。结果表明:倒三角形截面油膜承载能力最佳,在一定范围内,接触面平均压力随深径比的增加明显增大;方形表面在面积率小、深径比大时具有最小温升;合理倾斜织构截面,优化表面形状,选择较大的深径比,能获得良好的油膜性能。(4)选择4种不同形貌织构开设于滑靴底部,控制织构形貌参数,利用Workbench有限元分析软件,研究了在相同工况下,织构形貌、面积率及深径比对高压轴向柱塞泵滑靴副干摩擦性能的影响。结果表明:圆柱形织构在面积率为24%,深径比为0.2附近时,表面最大接触应力最小,当面积率继续增大时,其值随面积率变化不明显,但随深径比的增大明显增大;三角形织构能有效控制表面温升,在深径比为0.2附近时温升最小;不同形状的织构在减小接触面应力及控制温升存在面积率及深径比最优解。
【图文】：

示意图,轴向柱塞泵,摩擦副,示意图

作为现代液压传动中普遍使用的动力源之舶、汽车等多个领域的液压系统中。在航空领域国外飞机液压系统中应用的轴向柱塞泵的压力等级a、42MPa 至 56MPa 方向的发展过程。目前，国可靠性上都已经发展到了相当高的水平，其原因其他发达国家相比，我国液压元件的发展起步较晚度与资金力度不足，导致我国轴向柱塞泵性能严外的泵进行测绘，或仅凭经验进行试探性设计与研到理想的结果。许多液压核心元件不得不依赖于压元件技术停滞不前。列文件的出台，液压元件作为实施智能制造、绿视起来。当前，轴向柱塞泵逐渐向高速、高压、向发展。因此，为提高泵的性能，必须对泵中元要元件的结构对关键摩擦副微观特性的影响，合稳定性。

形态图,形态,滑靴副,滑靴

制约柱塞泵使用寿命的因素是多方面的，国内外学者对此进行了诸多研究[8-10遍认为滑靴副的过早磨损是主要原因之一。在高速、高压等恶劣工况下，滑靴副面摩擦状态易由油润滑转变为混合摩擦或干摩擦状态，而选择合适的材料进行匹有效提高在该种状态下的干摩擦性能[11]，避免滑靴副过快失效。材料的物理性能靴副接触面应力及温度均有重要影响，而滑靴温度主要受输入热流密度和热传导两方面影响，，输入热流密度与滑靴的接触压力成正比、与材料的接触厚度成反比[1触面应力及温度变化规律共同影响滑靴抗磨损性能。（1）鲨鱼鳞片（2）荷叶吐边
【学位授予单位】：贵州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH137.51

【参考文献】