径向柱塞泵滑靴副的流场及泄漏量分析

滑靴副是径向柱塞泵中的重要摩擦副。应用Fluent软件对径向柱塞泵滑靴副进行流场仿真模拟,研究液压油在滑靴副流道中的流动特性,确认液压油在油腔中心有局部压力突变现象,会造成滑靴副在运动过程中产生振动和噪声,造成能量损失,并产生大量热量,在长时间工作后出现胶合现象。同时应用Fluent软件的仿真计算功能,计算油膜在标准和非标准工作压力下的泄漏量,确认在相同条件下泄漏量随着入口压力的增大而增大,为后续研究径向柱塞泵的容积效率提供参考。     

斜盘泵滑靴副剧烈磨损过程的动态特性分析

斜盘泵在发生滑靴副磨损故障时表现出与正常状态下完全不同的动态特性。为深入分析滑靴磨损量对滑靴副动态特性的影响,在不考虑滑靴倾斜的条件下,建立了描述滑靴剧烈磨损的动力学模型。通过对滑靴磨损过程的发展机理分析,采用近似圆弧进行拟合的方法得到磨损量与磨损轮廓的数学描述方程;同时给出滑靴磨损状态的压力控制方程、膜厚方程、流量平衡方程和力平衡方程,由此建立滑靴在压油区的动力学模型。通过数值分析得出磨损量与滑靴副泄漏量、压力分布、滑靴承载力以及最小油膜厚度之间的变化规律。结果表明:滑靴泄漏量随滑靴磨损量的增加而变大,从而加快滑靴底面油膜压力沿滑靴径向的递减速度,进而降低滑靴的承载力,减小滑靴的最小油膜厚度,削弱滑靴副适应载荷变化的能力。     

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。     

柱塞泵滑靴副润滑特性分析

滑靴副的润滑特性直接影响柱塞泵的效率和使用寿命,油膜厚度和承载力是衡量其润滑特性的重要指标,为此开展柱塞泵滑靴副的润滑特性研究。基于油室压力反馈模型,求得最佳油膜厚度,计算滑靴密封带处油膜压力分布;再通过建立滑靴副流道模型,进行流体仿真验证压力计算数值模型。通过数值计算和流体仿真得出结论:密封带处油膜压力呈环形分布,且随半径的增大逐渐减小,当负载压力增大时,密封带处压力也随之增大,油膜承载力提高。理论模型和数值分析揭示了轴向柱塞泵滑靴副油膜承载能力的变化规律,为液压源的设计和开发打下理论支撑基础。     

基于润滑机理的智能液压元件本体性能预测方法

以液压泵为例，以其最为薄弱的环节--滑靴副为研究对象，并以滑靴磨损作为性能退化原因，结合滑靴磨损数学描述方程、泄漏流量公式和柱塞腔压力瞬时变化模型，建立了滑靴磨损过程的油膜润滑特性方程组；揭示了液压泵性能失稳失效机理，计算了失稳和失效临界点；对液压泵性能退化状态进行区域划分，分析液压泵不同状态下滑靴磨损量与油膜润滑特性参数及性能退化参数的变化规律，建立了性能预测模型；通过仿真分析验证理论模型的正确性，通过液压泵性能测试试验验证预测模型的有效性和预测精度，结果表明，所构建的模型能够精确预测液压泵性能。     

考虑表面接触力的滑靴副油膜特性分析方法

由于受倾覆力及刚体表面粗糙度影响,液压柱塞泵斜盘-滑靴运动副(滑靴副)在相对运动时处于混合润滑状态。斜盘和滑靴表面接触引起弹性和塑性变形,进而产生表面接触力。接触力与油膜厚度密切相关,在油膜特性分析时不应被忽略。提出一种基于流体动压润滑理论的滑靴副油膜特性(油膜厚度、压力分布、油膜间隙流量)的分析与计算方法,考虑了滑靴副粗糙表面的支撑力影响。在雷诺流体动压润滑方程基础上,考虑滑靴副刚体表面粗糙度水平和油膜厚度,计算液压柱塞泵不同工况下的表面接触支撑力,并将接触力融入运动副的受力方程。提出了基于改进的雷诺流体动压润滑方程的数值计算方法,并进行了仿真分析,通过间接对比滑靴副间隙流量的仿真结果,证实了提出方法的有效性和结果的准确性。     

轴向柱塞泵滑靴副润滑特性分析

滑靴副的润滑特性直接影响着轴向柱塞泵的效率和使用寿命等工作性能,而油膜厚度和承载力是其衡量润滑特性的重要指标,为此开展柱塞泵滑靴副的油膜厚度及承载力的研究。在静压支承的基础上确立了滑靴副油室压力反馈模型,根据损失功率最小求得最佳油膜厚度,计算滑靴密封带处油膜压力分布。再通过建立滑靴副三维流道模型,进行流体仿真验证压力计算数值模型。理论模型和数值分析揭示了轴向柱塞泵滑靴副油膜承载能力的变化规律,为液压源的设计和开发打下了理论基础。     

斜盘泵滑靴副剧烈磨损过程的油膜润滑特性分析

斜盘泵滑靴副在发生剧烈磨损过程中,滑靴和斜盘将处于边界润滑状态,油膜润滑特性将发生较大的变化。为此,基于弹性流体动力润滑理论,结合滑靴副的实际工况,推导出滑靴副在剧烈磨损过程中的稳态等温线接触混合弹流润滑基本方程,并建立相应的数学模型。对模型进行数值求解,分析得出滑靴和斜盘接触区油膜压力、油膜厚度与泵转速和外载荷的关系。为斜盘泵滑靴磨损故障程度的影响因素分析及液压泵健康状态评估方法的研究奠定理论基础。     

锥形缸体球面配流副润滑特性建模及试验验证

配流副油膜的润滑特性对轴向柱塞泵的可靠运行有重要影响。建立了锥形缸体球面配流副油膜润滑特性仿真模型,并通过试验验证了模型的有效性。对锥形缸体进行受力分析,通过对柱塞滑靴组件运动学和受力的分析,求解得到柱塞滑靴组件对锥形缸体的作用力;通过对球面配流副油膜厚度分布和压力分布的分析,求解得到球面配流副对锥形缸体的油膜支承力;采用有限容积法对油膜进行离散化处理,通过牛顿迭代法数值求解球面配流副油膜润滑特性和锥形缸体运动方程;开展轴向柱塞泵高压稳态试验和轮廓扫描试验,获得不同稳态试验时长的球面配流盘磨损形貌,对比球面配流盘磨损轮廓与仿真得到的油膜厚度分布和压力分布。研究结果表明,仿真得到的油膜厚度较小区域与配流盘主要磨损区域相近,验证了锥形缸体球面配流副油膜润滑模型的有效性。     

轴向柱塞泵滑靴副倾覆现象数值分析

采用一种新的研究方法对滑靴副油膜动态特性进行研究,首先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,然后以此为边界条件对滑靴受力/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编程搭建滑靴副油膜耦合关系仿真模型,用Newton迭代法求解油膜模型非线性方程组,动态显示滑靴副油膜特性,以分析滑靴副倾覆现象的本质以及弹簧预压紧力对滑靴副倾覆的影响.利用三点确定一平面的原理,通过三点处油膜厚度值对滑靴副油膜厚度场进行建模.分析结果表明,滑靴偏磨一般发生在柱塞腔吸油区到排油区的过渡区,此时的滑靴倾覆程度最大,在滑靴结构一定时,可以通过增大弹簧预压紧力的方法减弱滑靴的倾覆程度.     

燃油泵滑动轴承浮动特性影响因素分析

燃油泵滑动轴承的浮动特性直接影响燃油泵的容积效率,针对现有某型号用燃油泵滑动轴承在浮动过程中存在的偏磨现象,通过卸荷槽、引油孔、负载压力、滑动轴承内孔等对滑动轴承浮动特性的影响进行理论及多维度批量仿真分析.结果 表明,卸荷槽及滑动轴承内孔直径在不同配置条件下对滑动轴承的浮动特性影响较小;引油孔的位置位于节圆附近较为合适...     

大排量柱塞泵滑靴副底面结构优化设计

滑靴副作为大排量柱塞泵的重要摩擦副,其底面结构是影响大排量柱塞泵综合性能的关键因素。为设计一种适用于大排量柱塞泵的滑靴底面结构,改善大排量柱塞泵滑靴副的综合性能,通过构建剩余压紧力条件下滑靴副总效率数学模型,以滑靴副总效率为优化目标,引入黑洞-蚁群优化算法对大排量柱塞泵滑靴底面结构参数进行优化设计。通过仿真的方法分析了不同柱塞腔压力以及不同转速对优化前后滑靴副总效率的影响,结果表明,基于黑洞-蚁群优化算法得到的滑靴底面环结构有着明显的效率提升。     

可倾瓦推力轴承惰转过程的最小膜厚预测方法

为建立可倾瓦推力轴承惰转过程中最小油膜厚度的预测方法,依据核主泵推力轴承的实际工作情况,基于雷诺方程的自编程序,分别进行热态和冷态下主、副轴瓦润滑性能参数的计算与数值模拟分析,提出可倾瓦推力轴承的最小油膜厚度的理论拟合公式,并对最小膜厚的计算值和拟合值进行对比和分析。结果表明：随着转速降低,主轴瓦的最小膜厚单调减小,副轴瓦的最小膜厚先增加后减小;主、副轴瓦最小膜厚的计算值可以和拟合值较好地对应,验证了理论拟合公式的可靠性。提出的理论拟合公式可以通过额定转速下的最小膜厚计算结果预测多种工作条件下的最小油膜厚度,为主泵惰转的安全性提供重要参考。     

基于斜盘式轴向柱塞泵结构优化的应用研究

针对应用于工程机械上某型号斜盘式轴向柱塞泵滑靴与柱塞组件及缸体试验出现局部严重磨损及干涉故障,从滑靴与柱塞组件及缸体的力平衡关系、滑靴与柱塞组件工艺与结构以及缸体配合间隙三个方面进行失效分析,在保证柱塞泵容积效率的前提下,提出以下改进措施：优化设计了滑靴内外辅助支撑面与中心通油孔的固定节流器结构、利用回程盘与滑靴联动配合理论进行结构优化尝试对比应用薄壁空心柱塞,将这些措施运用于产品批量制造,取得较好效果。为斜盘式轴向柱塞泵的结构优化、提高效率和性能方面提供实用经验,具有一定的综合效益和推广价值。     

考虑混合润滑的飞机燃油泵径向滑动轴承静特性分析

针对飞机燃油泵径向滑动轴承润滑油黏度极低、润滑油膜形成难、表面易磨损等问题,通过综合考虑紊流、热效应、质量守恒、温黏效应及混合润滑边界等因素,建立轴承的热流体动力学润滑分析模型,采用有限元方法联立求解雷诺方程、能量方程、接触方程得到轴承的静态特性,研究轴承间隙比、宽径比、转速、载荷、进油温度等对轴承静态润滑性能如油膜厚度和油膜压力的影响规律。结果表明：由于航空煤油动力黏度低,造成轴承的浮起转速高（大于5 500 r/min）,极限承载力低（小于37 N）、油膜厚度过低;降低进油温度、适当减小间隙,增加轴瓦宽度有利于增加油膜厚度,提高轴承可靠性。研究结果对飞机燃油泵径向滑动轴承设计与运行维护具有一定的工程借鉴价值。     

重卡电动泵吸油阀的改进设计及仿真分析

目前重卡电动泵吸油阀大多采用结构简单的球阀结构,导致泵产生反冲流量过大和容积效率低的缺陷。为此,利用滑阀和锥阀的优点,提出了采用滑锥阀结构改进设计吸油阀的技术方案。通过建立吸油阀、电动泵及其液压举升系统的AMESim仿真模型,在吸油阀流量特性、泵的出口压力和液压缸举升速度方面进行了动态性能仿真,并与球阀结构的电动泵进行了比较分析。结果表明:该技术方案有效且可行,能有效降低泵的反冲流量和提高泵的容积效率,可为高性能重卡电动泵的研制提供理论参考。     

基于FLUENT的径向滑动轴承紊流润滑特性研究*

为研究计入黏温效应的径向滑动轴承紊流润滑特性,以某汽轮发电机径向滑动轴承为研究对象,基于FLUENT两相流模型建立计入黏温效应的高速、大功率、重载滑动轴承紊流润滑状态下的仿真分析模型;采用Creo软件建立三维油膜模型并导入ICEM软件划分结构化网格,通过编写的黏温方程UDF程序来定义润滑油黏度属性;基于建立的FULENT模型研究定黏度与变黏度条件下偏心率和雷诺数对轴承紊流润滑特性的影响,并将仿真结果与广泛应用的Ng-Pan紊流润滑理论结果进行对比,验证仿真结果的正确性。研究结果表明：考虑黏温效应后,轴承最大油膜压力、最大油膜温度显著降低,承载力、摩擦力有所减小,而摩擦因数、端泄流量有所增加。     

电静压系统用内啮合齿轮泵流量脉动特性

直线共轭内啮合齿轮泵工作噪声低且流量平稳,但关于其流量脉动的机理尤其是相关试验的研究较少。通过理论计算的方法,推导了直线共轭内啮合齿轮泵的瞬时流量计算公式、流量脉动率公式和困油腔的相对容积变化公式。利用三维流体动力学有限元仿真分析方法研究了困油腔的压力波动特性和泵出口的流量脉动特性。按照国际标准ISO 10767-1-2015规定的试验方法进行了泵出口流量脉动试验,试验测试某型排量10 mL/r的直线共轭内啮合齿轮泵在转速750 r/min和出口压力7.5 MPa的情况下,流量脉动率约为6.35%,流量脉动较小。