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轴向柱塞泵滑靴副油膜特性研究

李迎兵  
【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。


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