高压海水轴向柱塞泵滑靴副仿生非光滑表面润滑特性研究

发布时间：2017-07-26 05:24

  本文关键词：高压海水轴向柱塞泵滑靴副仿生非光滑表面润滑特性研究

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【摘要】：随着节能环保以及国家海洋战略的实施,海水液压传动系统、反渗透海水淡化系统、深海作业工具系统等将得到愈来愈广泛的应用,上述这些系统的核心动力元件就是高压海水轴向柱塞泵,滑靴副副是它的关键摩擦副之一,而且是一组典型的高压重载副。由于海水黏度低、润滑性极差、气化压力高,并具有很强的腐蚀作用,特别是存在成分复杂的各种污染杂质,在高速重载工况下,滑靴副极易遭受污染磨损,使海水泵性能劣化而过早失效。本文提出应用非光滑表面技术来改善滑靴副的磨损性能,并应用数值仿真与实验结合的方法研究非光滑表面润滑规律。首先,根据滑靴副的实际工况和工作特点,建立运动模型与几何模型,并将仿生非光滑表面布置于滑靴底面。其次,针对单一仿生单元进行数值模拟,分析各因素对承载力的影响,并确定几种较优的凹坑结构。结果表面扇形坑口形状最优,圆弧状截面形状最优;较优坑形为扇形锥坑与球坑。再次,针对优秀坑形加工试件进行实验,对比分析光滑表面与各非光滑表面的实验数据。在不同转速情况下,非光滑表面的摩擦系数均小于光滑表面。最后,将几种优秀坑形应用于滑靴副并对流场进行数值模拟,分析仿生单元尺寸、深径比间距水膜承载特性的影响,得出水膜承载力随各因素变化的规律并确定最优结构。
【关键词】：仿生 滑靴副 数值模拟 非光滑表面 海水柱塞泵
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P742;TH322
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 绪论11-19
• 1.1 课题背景及研究目的与意义11-13
• 1.2 国内外研究现状13-17
• 1.2.1 国内研究现状13-15
• 1.2.2 国外研究现状15-17
• 1.3 课题来源及主要研究内容17-19
• 1.3.1 课题来源17
• 1.3.2 课题主要研究内容17-19
• 第2章 流体动压润滑基本模型的建立19-29
• 2.1 滑靴─斜盘副运动模型的建立19-21
• 2.2 基本方程21-23
• 2.2.1 N-S方程21-22
• 2.2.2 连续性方程22-23
• 2.3 非光滑表面结构模型建立23-26
• 2.3.1 滑靴几何模型的建立24
• 2.3.2 流场模型的建立及网格的划分24-26
• 2.3.3 单一凹坑控制方程的建立26
• 2.4 整体模型模拟结果26-27
• 2.5 CFD数值模拟的基本思路27
• 2.6 本章小结27-29
• 第3章 凹坑形仿生非光滑表面动压润滑计算29-51
• 3.1 正交试验设计29-33
• 3.1.1 试验模型的设计29-32
• 3.1.2 正交试验表的确立32-33
• 3.2 正交试验结果分析33-35
• 3.3 凹坑内部流场分析35-50
• 3.3.1 凹坑截面形状对流场的影响37-39
• 3.3.2 凹坑坑口形状对流场的影响39-43
• 3.3.3 凹坑最深点位置对流场的影响43-47
• 3.3.4 扇形凹坑圆心角对流场的影响47-50
• 3.4 本章小结50-51
• 第4章 非光滑表面摩擦磨损试验研究51-64
• 4.1 实验部分51-54
• 4.1.1 试件设计加工51
• 4.1.2 试验设备51-53
• 4.1.3 摩擦磨损试验53-54
• 4.2 结果与讨论54-63
• 4.2.1 各对偶摩擦副摩擦系数的比较54-58
• 4.2.2 各对偶副磨损后的变化58-63
• 4.3 本章小结63-64
• 第5章 滑靴副流场分析64-77
• 5.1 球形坑仿生非光滑表面滑靴副流场分析64-67
• 5.1.1 直径对液膜承载力的影响65-66
• 5.1.2 深径比对液膜承载力的影响66
• 5.1.3 凹坑间距对液膜承载力的影响66-67
• 5.2 柱形坑仿生非光滑表面滑靴副流场分析67-72
• 5.2.1 直径对液膜承载力的影响69-70
• 5.2.2 深径比对液膜承载力的影响70-71
• 5.2.3 凹坑间距对液膜承载力的影响71-72
• 5.3 锥形坑仿生非光滑表面滑靴副流场分析72-76
• 5.3.1 直径对液膜承载力的影响73-74
• 5.3.2 深径比对液膜承载力的影响74-75
• 5.3.3 凹坑间距对液膜承载力的影响75-76
• 5.4 本章小结76-77
• 结论77-79
• 参考文献79-83
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务及主要成果83-84
• 致谢84-85
• 作者简介85

【参考文献】

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本文编号：574900