轴向柱塞泵滑靴副油膜特性研究

发布时间：2019-11-29 14:55

【摘要】：轴向柱塞泵是通过斜盘推动柱塞往复运动来实现泵的吸排油过程和系统压力的建立。滑靴副是连接斜盘和柱塞的中间环节,除了承受来自柱塞腔高压油轴向作用力之外,滑靴周向运动引起的离心力矩以及随缸体旋转所产生的摩擦力矩会使滑靴相对斜盘表面形成一定的夹角,滑靴在油膜压力场作用下自身也会发生弹性变形,两者作用下均会造成滑靴密封带与斜盘表面形成一定的楔形,从而使滑靴副油膜厚度场研究变得复杂。本文通过研究得出：轴向柱塞泵中滑靴的结构尺寸不完全依据静压支承理论来设计,而是考虑了油膜的动压效应和挤压效应。本文用滑靴三点处油膜厚度值对滑靴副油膜厚度场进行建模,搭建了楔形油膜缝隙流模型。对倾覆滑靴油膜压力场进行分析,发现滑靴底面“凹形”的结构有助于滑靴自我调整姿态,基于此分析,本文提出了滑靴抗倾覆优化结构。仿真结果对比可以发现,优化之后的滑靴在倾覆程度,稳定性,以及最小油膜厚度方面性能均比较好。本文结构如下：第一章,介绍了轴向柱塞泵摩擦副,尤其是滑靴副润滑特性的技术特点。调研了国内外相关科研机构对轴向柱塞泵滑靴副润滑特性的研究现状,在此基础上确定了本课题的研究思路及内容,并指出了本课题的研究难点。第二章,对轴向柱塞泵滑靴的受力情况和运动方程进行建模和分析。研究滑靴在不同的约束形式下,油膜压力场作用下的弹性变形情况。第三章,本章建立了滑靴副楔形油膜模型,对滑靴副静压支承固定阻尼加可变阻尼组成的流量压力负反馈调节系统进行建模,以此为边界条件对楔形缝隙流下滑靴受力／力矩情况和滑靴副倾覆油膜模型的耦合关系进行研究,最后通过MATLAB编程数值求解油膜耦合关系下的滑靴副楔形压力场模型。第四章,对滑靴倾覆偏磨进行数值仿真分析,通过改善滑靴底面压力场的方法,提出了抗倾覆滑靴结构,并通过实验进行了验证。第五章,构思搭建滑靴副油膜特性测试试验台。第六章,总结了论文的主要研究工作,给出了相关研究结论,并对未来的研究工作进行了展望。
【图文】：

轴向柱塞泵,摩擦副,配流副,配流盘

图1.1轴向柱塞泵关键摩擦副如图1.1所示，在轴向柱塞泵中摩擦副主要指的是缸体和配流盘组成的配流副，柱塞和缸体组成的柱塞副，以及滑靴和斜盘组成的滑靴副。三大运动副是影响柱塞泵性能和寿命的重要因素。柱塞副由于受到转矩的作用在衬套两端形成压力油膜挤压点，成为柱塞泵最高压力、最大斜盘转角和最高转速的关键因素卜川。配流副是油膜静压支承并产生高低压切换的关键摩擦副，其设计好坏直接影响柱塞泵压力流量脉动，噪声和容积效率，并且此处容易产生气穴气蚀[l2一25]。滑靴副由于是柱塞腔压力的直接承担者，滑靴副油膜性能是否良好直接制约轴向柱塞泵高压化、高速化126一]。因此合理地设计轴向柱塞泵中的摩擦副，研究摩擦副的油膜支承和动力润滑具有重要意义。1.2轴向柱塞泵滑靴副油膜润滑滑靴副是由滑靴和斜盘组成的平面副

静压支承,滑靴副,轴向柱塞泵,工作原理

柱塞腔和滑靴底部之间加设一阻尼管，一般设在柱塞或滑靴中用来起压力调节反馈作用，，使滑靴和斜盘在一定的油膜厚度下达到平衡，以保证滑靴和斜盘间的摩擦为纯液体摩擦，其工作原理如图1.2所示[4]。摩摩擦力力力弹簧力力惯惯性力力力力力力力力力力力—位移转化环节节滑滑靴支承面面面面固固定阻尼尼尼可变间隙阻尼尼图1.2轴向柱塞泵滑靴副静压支承工作原理图中h为静态油膜厚度。当外力不发生变化时，滑靴在h下工作。当外负载力增大时，油膜厚度h将减小，使得通过阻尼管的流量减小，从而流经阻尼管产生的压力降也减小，使得滑靴油室压力Ps增大，进而使液压反推力增大以平衡变化了的负载力，使滑靴又平衡在新的油膜上。反之亦然。这就是阻尼管型静压支承滑靴的工作原理。静压支承的设计方法，可以使滑靴和斜盘之间形成一层油膜，这层油膜具有一定的刚度，从而保证在负载突变和不同负载下，滑靴副仍然可以保持良好的润滑特性。静压支承的设计方法主要应用在静压轴承方面
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TH322

【参考文献】