航空液压泵加速寿命试验现状及方法研究（连载4）航空液压泵的寿命影响因素研究与分析

从定量研究航空液压泵环境工况参数与寿命之间关系的需求出发,介绍了影响航空液压泵寿命的因素与磨损寿命定量关系研究的方法。温度提升对于泵寿命的影响主要在于改变摩擦副油膜特性,从而劣化其润滑摩擦状况,加速磨损。分别介绍了基于试验、解析和数值方法对摩擦副油膜特性的研究成果,并对比分析了各种方法的优点和局限性。针对使用流体-固体-热耦合模型的油膜特性分析方法进行了详细说明。最后,对现有的基于油膜特性分析的磨损寿命估计方法、加速寿命试验方法,寿命模型的校核和验证方法进行了总结。     

强冲击载荷对滑靴副磨损过程承载特性的影响

超负荷加载运行是使液压泵寿命加速退化的常用方法,强冲击载荷是其中一种有效的加载形式,为研究强冲击载荷作用下滑靴副磨损过程的承载特性变化规律及液压泵寿命退化机制,考虑滑靴沿斜盘表面的倾覆,建立滑靴副正常状态的承载特性方程;通过确定冲击载荷作用产生磨损的条件,定义滑靴底面磨损轮廓结构参数,推导滑靴副在强冲击载荷作用下磨损过程的油膜承载特性方程,探索强冲击载荷对油膜压力分布、油膜厚度分布以及抗冲击载荷参数的影响。分析结果表明:随着强冲击载荷和冲击次数的增加,最小油膜厚度均有减小的趋势;而随着强冲击载荷冲击次数的增加,滑靴磨损量将逐步增大,在磨损轮廓处油膜厚度将逐渐减小,油膜压力将逐渐降低;密封带宽度将逐渐变窄,抗冲击载荷能力将逐渐变弱且磨损程度愈发严重。     

高压供油泵凸轮轴润滑特性的热流固耦合分析

受多因素的影响,能量方程过于复杂,在结合能量方程求解油膜温度时需对能量方程进行简化,而简化后的能量方程未必能反映真实的油膜温度。为更好地反映真实的油膜温度,建立一种可代入温度实验数据或导入软件计算的温度数据的黏温效应一维计算仿真模型。基于Workbench实现考虑主轴产生变形及黏温效应影响的油膜-主轴双向热流固耦合分析,研究黏温效应对主轴摩擦副油膜特性的影响,并对黏温效应影响下不同转速下的油膜特性进行分析。结果表明:无论是否考虑黏温效应,主轴转速的增加都将导致油膜压力、温度、最小油膜厚度及主轴形变呈上升趋势;考虑黏温效应时,主轴油膜压力和油膜承载力下降,且随着转速提升,黏温效应对油膜最大压力及承载力的影响愈趋明显,故高转速下尤其需要考虑黏温效应对油膜润滑的影响。     

航空液压泵加速寿命试验现状

首先介绍了航空用液压泵的可靠性及寿命要求的发展情况。然后,阐述了液压泵实施加速寿命试验的一般方法,以及美国、俄罗斯和我国目前采用的加速寿命试验规范及标准体系,并对它们之间的区别和联系进行了对比分析。对我国航空领域开展的液压泵加速寿命试验情况、存在的技术难点进行了介绍,提出了开展液压泵加速寿命试验的一般方案。最后针对开展航空液压泵加速寿命试验的必要性、实施前提、加速试验基本准则进行了总结。     

基于加速退化数据的航空液压泵剩余寿命预测技术研究

航空液压泵是航空装备的关键件之一。如何很好地预测液压泵的剩余寿命,使得液压泵的有效寿命能够得到更加充分合理地利用,将具有很大的理论价值和经济效益。通过研究某型航空液压泵的失效模式、失效机理和退化参数,确定其加速退化试验方案,建立其加速退化模型,并在此基础上建立了一套基于加速性能退化试验数据的航空液压泵剩余寿命预测方法及步骤,并以该型航空液压泵的加速性能退化试验数据为例对其剩余寿命进行了预测,验证了该方法的正确性和有效性。     

低速大扭矩液压马达摩擦副磨损机制研究

针对油缸和曲轴构成的摩擦副磨损严重,影响低速大扭矩液压马达性能和寿命的问题,根据摩擦副油膜理论对该类液压马达在高速低载的工况下摩擦副易产生磨损的原因进行理论分析,找出影响摩擦副油膜承载能力和稳定性的因素。结果表明:适当地增加摩擦副张角的范围有利于提高油膜的承载能力;液压马达在低速工况下运行稳定,当转速较高时,由于剪切流作用明显,导致摩擦副一侧的油膜承载能力有所降低,不利于摩擦副的稳定运行;在一定范围内,油液压力越大,油膜系统的响应灵敏度越高,马达运转速度较高时,有利于摩擦副系统的正常运行。     

全飞行剖面下的航空液压泵热载荷分析与温度预测

基于理论分析和仿真实验,研究了影响航空液压泵温度变化的因素。首先,对航空液压泵的基本情况进行了简述,通过数学建模建立了航空液压泵的效率模型,对泵的功率损失进行了详细分析;然后,利用控制体方法建立了描述泵的各部分温度变化的热力学模型,通过理论计算分析了泵在不同工况下的温度变化;在此基础上,利用MATLAB对航空液压泵在飞行剖面下的温度变化进行了仿真计算。研究结果对泵的温度预测和控制具有指导意义。     

热流固耦合下柱塞泵配流副参数对摩擦性能的影响

为探讨热流固耦合下柱塞泵配流副参数对摩擦性能的影响,建立配流副的润滑模型,采用有限差分法对雷诺方程、能量方程和弹性变形方程进行求解,考虑黏度-温度、黏度-压力的关系,利用松弛迭代法求得热流固耦合下油膜压力、弹性变形与油膜温度分布的数值解,并运用MATLAB得到油膜压力、弹性变形、油膜温度分布云图;分析配流副参数对油膜承载力、摩擦力、摩擦转矩和摩擦因数的影响。结果表明：缸体倾斜角度和初始油膜厚度对油膜承载力的影响较大,增大缸体倾斜角度和减小初始油膜厚度,可提高油膜承载能力;减小润滑油黏度、增大初始油膜厚度能有效降低润滑摩擦过程中的摩擦力和摩擦因数。     

采用磷化处理改善液压泵摩擦副性能

众所周知,液压泵的摩擦副性能直接影响着泵的寿命,尤其是配油摩擦副、油腔工作副等关键摩擦副对泵的性能和寿命的影响更为明显。近年来,人们一方面在设计和选材上不断设法改进摩擦副性能,另一方面,通过对摩擦副表面热处理来改善摩擦的性能,也越来越引     

液粘传动界面间油膜态数值模拟研究

为了研究在软启动过程中,液粘调速离合器摩擦副间隙内油膜形态的演变机理,基于计算流体动力学理论,建立流体油膜的计算模型,并考虑油膜的粘温特性,采用Fluent软件对摩擦副间隙内的油膜流场进行求解,获得了油膜的多物理场分布。研究结果表明：界面间油膜的最大温升从油膜出口位置转移至油膜入口位置附近;油膜在中间位置及出口位置的温度和径向速度呈现出抛物线状分布;影响摩擦副间隙内油膜最大动压的主要因素是油膜厚度与主、被动片相对转速;油膜的粘性扭矩输出呈现先增加后减小的趋势,粘性扭矩峰值出现在启动初期。     

面向航空传动的点接触热弹流润滑分析

航空传动中,滚动轴承因摩擦因数低、承载能力强、可靠性高获得广泛应用,且基于热弹流的点接触滚动轴承数值分析,对重载及润滑状况严苛的航空传动零部件寿命及承载接触分析具有重要意义。分别建立了点接触等温弹流润滑数学模型及点接触热弹流润滑数学模型,采用复合直接迭代法求解。借助Fortran、Origin及Matlab等软件,分别获得等温弹流及热弹流情况下的油膜压力、厚度及温度,讨论了载荷参数、材料参数、速度参数、椭圆度参数对点接触弹流润滑性能的影响,为航空重载传动系统的研制及分析提供一定理论依据。     

湿式摩擦副滑摩过程摩擦热计算

针对湿式离合器摩擦副的结构特点,研究离合器摩擦副表面粗糙接触情况,改进平均流量模型,建立修正的雷诺方程用于计算滑摩过程中油膜压力和油膜厚度的变化规律。采用Greenwood-Tripp接触模型,建立摩擦副摩擦热方程,模拟湿式摩擦副在滑摩过程中油膜厚度、相对滑摩转速、接合油压以及摩擦转矩变化规律,对摩擦副滑摩过程中微凸体和油膜剪切作用产生的摩擦热进行分析,得到它们径向呈线性和抛物线的分布规律,讨论接合油压和相对滑摩转速对微凸体和油膜剪切作用产生摩擦热的影响,并通过钢片的温度场实验对模拟结果加以验证。研究表明:接合油压越大,单位时间内微凸体和油膜剪切作用产生的摩擦热越大,单位时间产生摩擦热峰值的时间越提前;相对转速差越大,微凸体在滑摩过程中单位时间产生的摩擦热越大,油膜则与之相反,且相对转速的变化对单位时间产生摩擦热峰值的时间无影响。     

航空液压泵加速寿命试验现状及方法研究(连载1)

<正>序言我国正处在航空产业快速发展的关键阶段,随之而来的是对飞机更严格的可靠性和寿命要求,这也是提高质量、增强国际市场竞争能力的基本要求。液压泵是飞机液压系统的关键设备,与普通液压系统中的液压泵相比,航空液压泵通常要求具有较长的无故障工作周期。尤其是发动机驱动泵(Engine Drive Pump,EDP),承担着为整个飞机液压系统提供能源的任务,要求具有极高的可靠度和较长的寿命。航空液压泵功率大、价值高,开展长时间的寿命试验不仅要耗费大量的人财物力,也与装备的快速研制需求不符。     

基于支持向量机的液压泵寿命特征因子提取方法

液压泵的性能状态参数包括振动、压力、流量、温度和油液等信息,如何从这些状态参数中选择能够影响和表征液压泵寿命的特征因子是进行液压泵性能评估与寿命预测的难点。基于此,研究了特征选择策略,提出了基于支持向量机的液压泵寿命特征启发式搜索策略,以液压泵寿命特征参数特征集的交叉验证错误率为评价指标,学习识别与选取能够表征液压泵寿命的特征因子,解决了液压泵寿命特征因子选取难的难题。应用实例表明该方法能够选择出反映液压泵性能的寿命特征参数。     

考虑油液黏压特性的高压航空液压泵柱塞副泄漏模型研究

 提高机载液压系统压力可以提高液压系统功率密度,但是随着航空液压泵转速增大和压力增高,关键摩擦副之一的柱塞副磨损加剧,泄漏量增大。提出了一种考虑油液黏压特性的高压航空液压泵柱塞副泄漏量模型。结合Barus液压油液黏压公式,在经典泄漏量公式的基础上进行一定程度的补充和修正,以便更精确的计算高压航空液压泵柱塞副各种磨损程度下的泄漏量。仿真结果表明,系统压力达到35 MPa,黏度变化导致的泄漏量变化不可忽略。     

航空液压泵加速寿命试验台的研制

根据加速寿命试验的原理针对某型号高压大流量航空液压泵研制了航空液压泵加速寿命试验台,该试验台能够在42MPa高压、6 300r/min超速下进行试验实现了温度、压力、转速和冲击载衙四种加速因子的加速寿命试验.本文详细介绍了试验台的总体设计方案,对试验台研制过程中采用的关键技术从机械和电气两方面加以论述,这些关键技术全部来自实际的工程实践,具有一定的参考价值.最后分析了试验结果并解决了调试中发现的问题.上述工作能对当前类似液压试验装置的设计提供参考.     

《摩擦学》课程学习参考材料──关于流体润滑的几个问题

一、温度问题和能量方程 在一般教材中所介绍的流体润滑计算方法都是按等粘度进行的,即假定油膜各点温度相同。而实际上,由于摩擦热的影响,油膜各点温度是不同的,且高于人口处的供油温度,这样就使得油膜内的粘度普遍低于供油粘度,而且油膜各点的粘度值不同;进而影响油膜压力分布和承载能力。在高速重载条件下,摩擦热还将使得滑动表面热变形,甚至引起润滑油的失效。 除了极轻的载荷和极低的速度之外,油膜的温度问题都是重要的。考虑摩擦热的影响,流体润滑有两种计算方法: 1.按等效粘度的等粘度解 等效粘度是根据油膜温升确定的,为要决定温升…     

轴变形产生的轴颈倾斜对滑动轴承润滑影响的试验研究

针对各种机械装置使用最普遍、最基本的轴-滑动轴承摩擦副系统,设计研制了专用试验装置,对轴受载荷作用产生弯曲变形,导致轴颈在轴承孔中倾斜时滑动轴承的润滑性能进行了试验研究。结果表明,在轴-滑动轴承摩擦副系统中,轴受载荷作用产生变形将导致轴颈在轴承孔中倾斜;轴变形导致轴颈倾斜时,滑动轴承的油膜压力、油膜厚度和温度的分布状况及数值发生了明显变化。轴受载越大,其变形产生的轴颈倾斜越严重,对滑动轴承润滑性能的影响越明显;轴承半径间隙与轴承宽度比值越小,轴变形产生的轴颈倾斜对轴承油膜压力、油膜厚度和温度的数值及分布的影响越大。因此,滑动轴承设计中应该考虑轴受载荷作用产生的变形导致轴颈倾斜的影响,对于重要的机械设备,尤其应当考虑这种影响。     

新型动静压差速转台无负压条件下油膜温升特性

新型动静压转台运转过程中,静压腔外槽区可能出现负压使得动压油楔供油不足,影响油膜温升特性分析的准确性。为准确研究转台油膜的温升特性,通过FLUENT计算不同供油压力条件下,不同油膜厚度在静压腔外槽区不产生负压时对应的最大转速,并利用MATLAB拟合出相应的最大转速-膜厚曲线,得出随着油膜厚度和供油压力的增大,油膜在静压腔外槽区不产生负压时所能达到的最大转速均逐渐增大的结论。在保证对动压螺旋油楔供油条件下,研究转速、供油压力和油膜厚度对油膜温升特性的影响。结果表明:转速对油膜温升的影响较明显,随着转速的升高油膜温度逐渐升高;随着油膜厚度和供油压力的增大,油膜温度逐渐减小,而且油膜厚度和供油压力越大,低转速时油膜温升越不明显。     

基于矢量控制的航空液压泵源测试系统转速控制方案

针对航空液压泵源测试系统存在的很多非线性特性,在采用矢量控制变频器的基础上,提出神经网络控制器和无源性控制器两种控制策略来控制航空液压泵的转速以测试其特性.基于径向基函数网络和基于对角回归神经网络两种神经网络的控制方案对外界环境因素的影响具有较强的稳定性,后者的控制器的效率更高一些,对非线性有较大的控制潜力,但是其神经网络控制器方案存在不少不足.研究结果表明,当航空液压泵出油口的压力变化时,与神经网络控制器相比,无源性控制器不仅更简单,而且不需要系统参数的精确线性化,实用性强,是一种本质上的非线性控制,航空液压泵在不同压力下的转速具有很好的鲁棒稳定性,能够满足对航空液压泵测试的要求.