煤油介质斜轴式航天用定量柱塞泵研制

发布时间：2023-02-13 14:33

　　在航天领域中,柱塞泵是控制航天运载火箭发动机摆角核心元件之一,而斜轴式柱塞泵具有容积效率高、结构紧凑等优点,因此更值得去深入研究。为了有效地提高航天运载火箭的运载能力,航天用柱塞泵需要高速化、轻量化,并采用“直流引流”手段引入发动机的低黏度煤油燃料作为工作介质,可省去额外的伺服动力源。针对航天领域的特殊工况,本文以斜轴式柱塞泵为研究对象,对其运动学特性、摩擦磨损特性、流量压力特性进行理论分析与仿真,并通过试验进行验证。分析了凌圈柱塞的空间位姿,结合其空间位姿建立了整泵的运动学模型,由此得到斜轴式柱塞泵的驱动特性。根据设计要求初步设计斜轴式柱塞泵的关键零件,建立柱塞副、配流副的力学模型并进行静力学分析,为后续的摩擦磨损特性以及流量压力特性分析提供基础。分析了斜轴式柱塞泵在航天工况下可能会达到比较恶劣的边界润滑状态。因此,为了有效降低摩擦功率损失,选择四种高性能的聚合物涂层材料与六种柱塞泵用的硬质材料配对进行摩擦磨损试验,得到了不同粗糙度下不同材料配比的摩擦与磨损特性。选取了最优的对偶摩擦副材料并提出了对偶摩擦副材料的最佳粗糙度。建立了斜轴式柱塞泵三大泄漏副的泄漏模型,为了有效降低泵的流量...

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【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题来源及研究的背景和意义
        1.1.1 课题来源
        1.1.2 研究背景
        1.1.3 研究意义
    1.2 国内外研究现状及分析
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
        1.2.3 国内外研究现状综述的简析
    1.3 主要研究内容及研究方案
第2章 斜轴式柱塞泵理论分析与设计
    2.1 引言
    2.2 斜轴式柱塞泵运动学分析
        2.2.1 凌圈柱塞的空间位姿分析
        2.2.2 斜轴式柱塞泵的驱动特性分析
        2.2.3 凌圈柱塞运动学分析
    2.3 斜轴式柱塞泵力学模型的建立
        2.3.1 凌圈柱塞副力学模型
        2.3.2 球面配流副受力分析
        2.3.3 配流副力学模型
    2.4 斜轴式柱塞泵关键零件设计
        2.4.1 凌圈柱塞设计
        2.4.2 球面配流盘与缸体设计
        2.4.3 斜轴式柱塞泵关键零件强度校核
    2.5 本章小结
第3章 斜轴式柱塞泵摩擦副摩擦磨损试验研究
    3.1 引言
    3.2 配流副润滑状态分析
    3.3 对偶摩擦副材料的选择
    3.4 试验方法设计及评估指标
        3.4.1 摩擦磨损试验台工作原理
        3.4.2 聚合物材料评价指标
    3.5 聚合物涂层材料摩擦磨损性能研究
        3.5.1 摩擦副材料的选配
        3.5.2 聚合物涂层材料摩擦系数分析
        3.5.3 聚合物涂层材料磨损性能分析
    3.6 本章小结
第4章 斜轴式柱塞泵流量压力特性分析
    4.1 引言
    4.2 斜轴式柱塞泵泄漏模型分析
        4.2.1 柱塞副泄漏模型
        4.2.2 配流副泄漏模型
        4.2.3 球窝副泄漏模型
    4.3 球面配流盘优化设计
    4.4 AMESim仿真模型建立
        4.4.1 AMESim单柱塞模型与整泵模型建立
        4.4.2 配流盘过流面积分析
        4.4.3 斜轴式柱塞泵流量压力特性分析
    4.5 斜轴式柱塞泵Pump Linx仿真
        4.5.1 PumpLinx介绍
        4.5.2 斜轴式柱塞泵网格划分
        4.5.3 液膜厚度对于容积效率的影响
        4.5.4 不同转速下的空化情况
    4.6 本章小结
第5章 斜轴式柱塞泵原理样机试验研究
    5.1 引言
    5.2 煤油介质斜轴式柱塞泵原理样机制造
    5.3 煤油介质斜轴式柱塞泵试验研究
        5.3.1 煤油介质斜轴式柱塞泵试验条件
        5.3.2 煤油介质斜轴式柱塞泵试验结果
        5.3.3 煤油介质斜轴式柱塞泵试验结果分析
    5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文
致谢



本文编号：3741895