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变载荷对径向柱塞泵滑靴副油膜特性的影响研究

李新峰  
【摘要】:液压泵是一种能量转换装置,是液压系统的关键构件,其作用是将机械能转换为液体的压力能,而整个液压系统工作的可靠性常常取决于液压泵的性能。由于径向柱塞泵相比于轴向柱塞泵具有工作压力高、抗冲击、寿命长、控制精度高等优点,被作为一种高效节能新型液压泵,已广泛应用于矿山机械、起重机械、锻压机械等液压系统中。而研究滑靴副的油膜特性将有助于摩擦副的设计和优化,从而提高液压泵的寿命、效率以及工作的可靠性。本文以JBP-40新型径向柱塞泵为研究对象,在对柱塞泵滑靴副的运动和受力分析的基础上,通过理论计算,求出了摩擦副中滑靴副在静压支承原理下油膜厚度的最佳理论值,建立了油膜动态特性方程,采用Simulink软件对不同压力和转速下的滑靴副油膜特性进行了可视化仿真,得到了油膜厚度在不同压力、不同转速、不同温度及滑靴副不同结构尺寸下的变化规律,同时对凿岩台车上的柱塞泵在高频率冲击机构的冲击下进行分析,得到了变载荷下的中心油腔压力变化、油膜厚度随时间波动曲线和压力波周期以及高压力持续时间对油膜厚度波动的变化规律,最后说明径向柱塞泵相比于现在凿岩台车使用的轴向柱塞泵更有优势。论文的主要做了以下相关工作:1、论述了本课题的研究背景及意义,调研了国内外相关机构对柱塞泵滑靴副的研究现状,在此基础上明确了本文的研究重点。2、介绍了径向柱塞泵的工作原理以及滑靴副的运动学分析,并阐述如何使间隙油膜带有压力反馈以及初步计算静压支承滑靴副的结构尺寸。3、对静压支承滑靴副的静态特性进行研究,得出了最佳油膜厚度的变化规律。并以负载压力稳定上升的条件对滑靴副油膜动态特性方程进行推导,借用MATLAB中的SIMULINK对间隙油膜动态特性进行了仿真。4、仿真了凿岩台车冲击系统中的单向阀开启特性、活塞位移曲线和压力波动曲线,以脉冲压力波来搭建油膜厚度在高频变载荷下的模型,研究了变载荷下的滑靴副油膜变化过程。5、推导了变粘度下滑靴副的泄漏流量计算公式,并与粘度不变的流量公式进行仿真对比。


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