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新型磁性滑靴副的结构设计及性能分析

汪春燕  
【摘要】:滑靴副作为柱塞腔压力的直接承担者,其油膜性能是影响轴向柱塞泵/马达高压、大流量化的重要因素。本文在原有磁性滑靴副的基础上,改进了双侧驱动轴向柱塞马达的滑靴结构,提出一种使主线圈产生稳定电磁力以吸附滑靴、副线圈产生变化的电磁力以平衡液压力和惯性力的新型磁性滑靴副结构。通过可调控的电磁力使滑靴受力更为均匀,从而调节滑靴副的油膜状态,提高轴向柱塞泵/马达的工作性能。本文确定了新型磁性滑靴副的具体结构,设计并计算了柱塞、滑靴和电磁结构的尺寸,并详细介绍了新型磁性滑靴副的工作原理。在现有动力学和电磁学理论的基础上,推导出滑靴底部的静压力、热楔力、动压力以及电磁力的计算公式,通过MATLAB编程验证单个铁芯线圈磁场的磁感应强度和四个铁芯线圈磁场叠加的磁感应强度公式,利用ANSYS对滑靴和柱塞在液压力和斜盘底部支承力共同作用下的应力及变形情况进行分析,在力学模型的基础上对磁性斜盘进行电磁仿真,分析主、副线圈轴线和磁性斜盘上的磁场强度及磁场分布情况,根据仿真结果优化新型磁性滑靴副的电磁结构参数,并设计正交试验分析影响磁性斜盘磁场分布的主次因素以及最优参数,最终得出如下结论:(1)磁场叠加后的磁感应强度曲线变化趋势与单个磁场的磁感应强度曲线变化相同,且磁感应强度值大致为单个磁场产生磁感应强度值的四倍,由此说明磁感应强度公式的合理性;(2)通过正交试验得出影响斜盘磁场强度的主次因素依次为线圈中通入的电流、铁芯直径和线圈厚度,且线圈中通入的电流越大、副铁芯直径和副线圈厚度越小,斜盘滑靴分布的圆周上磁场强度越大、磁场均匀度越小。研究成果为新型磁性滑靴副的实际应用和推广奠定了基础。图[44]表[5]参[75]


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