盘配流全水润滑柱塞马达的研制及可靠性分析

发布时间：2017-08-02 07:25

  本文关键词：盘配流全水润滑柱塞马达的研制及可靠性分析

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【摘要】：本文在研究国内外水液压元件现状及深海通用技术与产品的特殊要求基础上，研制了一台额定压力14MPa、额定扭矩12.5Nm、额定转速1500r/min、容积效率大于80%的全水润滑的水液压柱塞马达。 由于海水的强腐蚀性，柱塞马达内部关键摩擦副的材料配对选择是至关重要的。在选择配对副材料时，采取软硬配对的原则，以抗海水腐蚀相对较好的17-4PH不锈钢为硬材料，，而软材料则通过摩擦磨损试验从含聚四氟乙烯增强PEEK和碳纤维增强PEEK中选取，选取依据是试验后PEEK的磨损率及试验时表现出来的摩擦系数。 在马达结构设计过程中，利用可靠性分析理论，根据材料性能及实用工况对马达的关键零部件进行可靠性验证。在确定出样机马达的结构参数后，运用AMESim系统仿真软件对其进行系统仿真，重点研究柱塞/缸孔处的配合间隙对其性能的影响；仿真得出的马达输出轴的转速转矩变化曲线与实际相符。结果表明设计出的样机马达满足设计要求。 最后，对加工出的样机马达进行综合性能试验研究，试验结果表明：样机的实际排量为10.6ml/r，与理论设计排量11.4ml/r相比，符合90%~110%的公差范围，满足设计要求；当马达进口压力小于10MPa时，容积效率在80%以上，继续增加进口压力，容积效率小于80%。这主要是由于滑靴的结构工艺引起的，所以改善滑靴的加工制造工艺及进行整机的可靠性寿命试验是下一步的主要研究方向。
【关键词】：水液压柱塞马达 摩擦磨损 可靠性 系统仿真 试验研究
【学位授予单位】：北京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH137.51
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-18
• 1.1 课题的来源、目的8
• 1.2 水液压传动的研究意义及应用8-10
• 1.3 国内外水液压元件的研究现状10-15
• 1.3.1 国外研究现状11-13
• 1.3.2 国内研究现状13-15
• 1.4 关键技术问题分析15-16
• 1.5 主要研究内容16-18
• 第2章 关键摩擦副材料的选择18-26
• 2.1 配对副材料的选取18-19
• 2.2 摩擦磨损试验方法19-20
• 2.2.1 试验原理19-20
• 2.2.2 试件介绍20
• 2.2.3 试验过程20
• 2.3 摩擦磨损试验结果分析20-23
• 2.3.1 17-4PH 与碳纤维增强 PEEK 配磨的试验结果20-22
• 2.3.2 17-4PH 与含聚四氟乙烯增强 PEEK 配磨的试验结果22-23
• 2.4 本章小结23-26
• 第3章 关键零部件的计算及可靠性分析26-48
• 3.1 马达结构及创新26-27
• 3.2 确定主要结构参数27-29
• 3.3 关键零部件的设计及可靠性验证29-45
• 3.3.1 滑靴的可靠性设计及分析29-34
• 3.3.2 柱塞缸孔的可靠性分析34-35
• 3.3.3 滑动轴承的可靠性分析35-37
• 3.3.4 配流盘的可靠性设计及分析37-45
• 3.4 马达样机整体可靠性分析45-46
• 3.5 本章小结46-48
• 第4章 基于 AMESim 的马达样机仿真48-60
• 4.1 水润滑轴向柱塞马达建模48-53
• 4.1.1 流量模型48-50
• 4.1.2 柱塞运动速度模型50
• 4.1.3 配流盘模型50-51
• 4.1.4 输出轴扭矩模型51-52
• 4.1.5 马达样机整机模型的建立52-53
• 4.2 马达样机整机模型的建立53-58
• 4.2.1 马达样机仿真分析54-55
• 4.2.2 柱塞/缸孔处泄漏量研究55-57
• 4.2.3 柱塞马达转矩转速的结果分析57-58
• 4.3 本章小结58-60
• 第5章 马达样机试验研究60-70
• 5.1 马达样机加工制造60-61
• 5.2 试验系统原理及方法61-62
• 5.3 样机跑合试验62-64
• 5.4 样机性能试验64-68
• 5.4.1 空载排量测试64-65
• 5.4.2 加载性能试验65-68
• 5.5 本章小结68-70
• 结论70-72
• 参考文献72-76
• 附录76-78
• 攻读硕士学位期间所发表的学术论文及专利78-80
• 致谢80

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本文编号：608175