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轴向柱塞泵用滑靴流体静动压支撑的特性分析及结构优选

于思淼  
【摘要】:轴向柱塞泵通过斜盘推动柱塞产生往复运动的方式改变缸体、柱塞腔内的体积。其中,滑靴副是连接斜盘和柱塞的中间环节,滑靴的支撑结构(密封环、支撑环)会对滑靴副油膜微观特性及滑靴底面变形情况产生重要影响,进而影响泵的性能。因此研究滑靴支撑结构的设计原理对实现泵高效率,低功耗的发展目标具有重要意义。 目前,滑靴结构主要用静压支撑理论进行设计,滑靴支撑结构参数对滑靴底面变形情况的影响规律仍缺少相应分析。同时,滑靴副油膜的动压和挤压效应均会使滑靴底面油膜特性发生复杂变化,其影响不可忽略。动压油膜特性研究较为复杂,国内外对其研究较少。因此,本文分别从流体静压和动压方面对滑靴支撑结构进行分析,完善滑靴支撑结构的设计。 建立了滑靴的运动学模型、力学模型和滑靴静压支撑阻尼器压力流量负反馈模型。以阻尼管型滑靴底面碟形变形量和底面各点受力后偏离平衡位置的位移最小值为分析目标,对滑靴组件进行有限元分析,分别从泄漏和摩擦磨损的角度研究滑靴支撑结构对泵性能的影响。设计滑靴静压支撑分析软件并通过实例验证其可行性,为滑靴的静压设计提供实用性较强的设计工具。 对滑靴周向转动产生的动压效果和挤压效果进行研究。建立了楔形油膜模型和滑靴副压力流量负反馈系统模型。以两个模型为理论基础研究了滑靴所受的力和力矩与滑靴副楔形油膜模型的耦合关系。绘制了求解耦合关系下滑靴副油膜压力场和厚度的逻辑流程图,编制求解器对楔形油膜微观特性指标进行求解。应用MATLAB软件设计了滑靴流体动压支撑分析软件,通过实例验证了软件的可行性和计算结果的一致性。 将滑靴流体静压和动压支撑分析软件配合使用,绘制了两软件的配合使用流程图。以A4VG56泵滑靴为例,应用静压和动压支撑分析软件对滑靴支撑结构参数进行了参数敏感性分析,研究了滑靴支撑结构对油膜微观特性的影响,依据分析结果进行方案优选并绘制出最优方案滑靴结构图。根据A4VG56泵支撑结构的分析结论研究了这一系列泵滑靴支撑结构的设计原则。


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