轴向柱塞泵配流副摩擦磨损特性研究

发布时间：2020-09-27 21:45

　　 液压传动具有布局灵活,控制方便,传动功率重量比大等优点,在工业、农业、军事以及航空航天等领域应用范围很广。轴向柱塞泵是当前液压系统中应用最多的液压泵,由于柱塞泵的工作压力高所以其摩擦副也需要承受较高的载荷,因此会加剧摩擦副的磨损。配流副是轴向柱塞泵内结构最大的摩擦副,也是柱塞泵中极易发生磨损失效的摩擦副之一。现有关于轴向柱塞泵配流副摩擦磨损特性的研究主要是在中低转速工况(≤1200 r/min)下进行的,远小于轴向柱塞泵的额定转速。为了使研究成果与配流副实际情况相吻合,具有实际应用价值,本研究在高转速条件下就配流副摩擦磨损特性开展研究。本研究基于轴向柱塞泵工作原理,从贴近柱塞泵实际工况的高转速出发,研究配流副在润滑油膜破裂后边界润滑条件下的摩擦磨损特性。实验在改造后的MMU-10盘-环式摩擦磨损试验机上进行,选用38CrMoAl和42CrMo两种配流盘材料分别在未热处理、渗氮处理以及调质后渗氮处理三种条件下与缸体表面铜材CuPb15Sn5组成实验配流副进行摩擦磨损实验。将摩擦磨损实验结果以及试样表面的物相和显微组织结构作为评价指标,研究转速对配流副摩擦磨损特性的影响,并在高转速条件下通过逐步增加实验压力的方法确定当前配流副材料的极限工作压力;最后在配流副的极限工作压力下研究热处理工艺对配流副摩擦磨损特性的影响。研究表明:配流副在高转速条件下运动副内润滑条件变差,摩擦表面温度升高,导致配流副软材料的磨损率更高也更容易发生粘着磨损,并且在高转速条件下实验压力超过2.5 MPa时配流副会发生严重的粘着磨损,软材料出现转移并在硬材料表面形成转移膜,此时配流副会快速磨损失效,因此在高转速条件下的配流副极限工作压力为2.5 MPa。热处理工艺会对配流副的摩擦磨损特性产生巨大影响,单独通过渗氮处理提高配流盘的硬度并不会提高配流副的摩擦学性能,但调质后产生的细化的表面组织可以减少配流副在运行过程中缸体表面的铜在配流盘表面的粘附从而抑制粘着磨损,因此调质预处理后再进行渗氮处理可以改善配流副的摩擦磨损特性。38CrMoAl和42CrMo的摩擦磨损性能差异较大,在当前实验条件下调质和渗氮处理的38CrMoAl与CuPb15Sn5组成的配流副拥有最优的摩擦磨损特性,更适合作为柱塞泵配流副材料。
【学位单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TH137.51
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 轴向柱塞泵简介
    1.3 摩擦学基本理论
        1.3.1 磨损的定义
        1.3.2 磨损的分类
        1.3.3 粘着磨损的分类
    1.4 柱塞泵摩擦副研究现状
        1.4.1 摩擦副表面摩擦特性研究现状
        1.4.2 摩擦副润滑特性研究现状
    1.5 课题主要研究内容
    1.6 本章小结
第二章 摩擦磨损试验机的选择与改进
    2.1 摩擦磨损实验简介
        2.1.1 常用的磨损实验方法
        2.1.2 摩擦磨损试验机基本类型
    2.2 摩擦性能测试试验台原理及实验装置改进
        2.2.1 摩擦性能试验台工作原理
        2.2.2 摩擦性能试验台试样安装方式改进
    2.3 摩擦性能试验台实验力控制系统改进
        2.3.1 摩擦性能试验台实验力控制系统原理
        2.3.2 摩擦性能试验台实验力控制系统改进
    2.4 本章小结
第三章 试样设计加工及实验设计
    3.1 轴向柱塞泵配流副受力分析
    3.2 实验材料的选取和试样加工
        3.2.1 实验材料的选取
        3.2.2 试样的设计与制造
    3.3 前期实验
    3.4 实验设计
        3.4.1 实验设备
        3.4.2 实验流程设计
        3.4.3 实验方案的制订
    3.5 本章小结
第四章 基于工况的配流副摩擦磨损特性研究
    4.1 实验转速对配流副摩擦磨损特性的影响
        4.1.1 不同转速下摩擦特性对比
        4.1.2 不同转速下磨损特征对比
    4.2 高转速实验条件下配流副极限工况
        4.2.1 高转速实验条件下配流副摩擦特性分析
        4.2.2 高转速实验条件下配流副磨损特性分析
    4.3 本章小结
第五章 基于材料和热处理工艺的配流副摩擦磨损特性研究
    5.1 材料特性分析
        5.1.1 试样表面物相分析
        5.1.2 试样表面组织结构分析
    5.2 不同热处理工艺下配流副摩擦磨损特性分析
        5.2.1 不同热处理工艺下配流副摩擦特性分析
        5.2.2 不同热处理工艺下配流副磨损特性分析
    5.3 磨损机理分析
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 论文总结
    6.2 工作展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的论文

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本文编号：2828411