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。     

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。     

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。     

磨损轮廓与弹性变形对滑靴动态特性的影响

考虑滑靴的倾斜与底面实际磨损轮廓,结合滑靴实际受力状况,建立描述滑靴微观运动的动力学方程,对滑靴的刚度分布特性进行研究从而引入底面流体压力所导致的结构弹性变形所带来的影响.联立动力学方程、瞬态二维雷诺方程、油膜描述方程,弹性变形方程,油室压力控制方程,实现滑靴动力学特性与摩擦特性的耦合求解,获得整个工作周期内滑靴的微观运动状态,实现滑靴副润滑特性的精确计算.探讨微观磨损几何、滑靴底面的流固耦合效应对滑靴动态油膜特性的影响.分析结果表明,一定的磨损轮廓与弹性变形均可以保证滑靴承载特性的稳定性,较大的磨损轮廓会降低滑靴的承载力并使滑靴最小膜厚降低;当滑靴位于低压吸入区时,具有表面磨损轮廓的滑靴会出现很大的倾斜现象;磨损轮廓与弹性变形对滑靴的摩擦转矩特性也存在一定的影响.     

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。     

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。     

计及表面变形的轴向柱塞泵滑靴副热流体动力润滑分析

考虑热变形和弹性变形等影响因素,对倾覆状态下滑靴副热流体动力润滑性能进行研究,主要分析讨论不同柱塞腔压力、主轴转速和进口油液温度等工况下热变形和弹性变形对滑靴副热流体动力润滑性能的影响。采用有限差分法联立求解雷诺方程和油膜厚度方程进行滑靴副油膜润滑分析,采用有限单元法计算滑靴表面变形,采用能量方程和热传导方程计算油膜温度。结果表明,计及热变形和弹性形变时,油膜压力和油膜厚度场在滑靴中心油室和边缘处出现凸起峰值;油膜温度场沿滑靴半径方向由内向外递减分布;柱塞腔压力越大,主轴转速和进油口温度越高,油膜厚度的振荡衰减特征越明显,摩擦转矩随油膜厚度减小而增大,处于柱塞泵的吸排油交替区时的油膜厚度和摩擦转矩出现峰值。     

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。     

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。     

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.     

循环冲击载荷作用下滚滑轴承滚子的润滑特性研究

为探究冲击载荷对滚滑轴承润滑性能的影响,设计一种轮子扁疤系统,以模拟轴承受到的循环冲击载荷,利用数值分析法对比研究冲击载荷作用下滚滑轴承的润滑特性及不同工况对滚滑轴承滚子润滑的影响。结果表明：滚滑轴承的滚子润滑受冲击载荷的影响小于滚动轴承;冲击载荷发生前,滚滑轴承滚子油膜有高于油膜中心压力的第二峰值压力,油膜出口区有明显缩颈现象,随冲击载荷的增大,第二峰值压力虽会逐渐减小,但不会消失;冲击载荷频率越大,最小油膜厚度越大,冲击载荷幅值越大,滚子油膜厚度越薄;滚子油膜厚度随润滑油黏度、转速的增加而增加。     

基于CFD的轴向柱塞泵滑靴副的流场仿真

在斜盘式轴向柱塞泵中,滑靴副是主要的摩擦副之一。对滑靴副油膜的形成和流动状况的研究,对于改善其偏磨、烧盘等现象,增加使用寿命,减小泄漏量,提高泵的整体性能有着重要的意义。利用CFD技术对滑靴副流场进行模拟分析,得出压力分布,与通过静压平衡理论公式的计算结果对比,通过仿真结果定量直观地分析了造成磨损的原因,同时说明油膜了在滑靴副中的重要作用。分析表明,滑靴副的结构及其油膜的作用是减小磨损的重要方面。运用Fluent模拟仿真的结果和理论公式计算得出的结果基本吻合,说明Fluent仿真的可行性。     

轴向柱塞泵滑靴副楔形油膜特性分析

轴向柱塞泵工作过程中,滑靴会在倾覆力矩作用下相对于斜盘表面形成一定的楔形油膜,在油膜静压支承力和油膜动压效应和挤压效应作用下滑靴副楔形油膜压力场始终与滑靴所受的外力和外力矩处在动态的平衡中。本文采用一种新的研究方法对滑靴油膜动态特性进行研究,用牛顿迭代算法对滑靴受力/力矩情况和滑靴副油膜的耦合关系进行研究。在Matlab软件中以低层编程的方法揭示滑靴副楔形油膜动态特性,从而对滑靴副工作特性进行预测。     

基于油液清洁度要求的滑靴油膜厚度设计

静压支承技术使滑靴在一定的油膜厚度下达到受力平衡,克服滑靴剩余压紧力设计法的不足。该文对滑靴油膜厚度的计算进行研究:首先,分析柱塞节流孔、油池压力及密封带节流共同组成的液压半桥的工作原理,得出液压半桥各设计参数与油膜厚度的关系;然后,考虑实际应用工况中油液的主要颗粒物堵塞节流孔的可能性以及污染物对滑靴磨损的影响,得出不同清洁度对滑靴油膜厚度设计的要求。最后总结出可适应于不同清洁度等级的滑靴油膜厚度计算方法。     

一种新型的柱塞式液压泵滑靴摩擦副摩擦磨损试验台的研制

介绍了一种新型的能模拟柱塞式液压泵滑靴一斜盘摩擦副工况的摩擦磨损试验台。该试验台为柱塞式液压泵滑靴摩擦副摩擦学特性研究提供了有力的实验手段,对泵的选材和设计具有指导意义。     

静压支承式滑靴副油膜动态特性研究

考虑斜盘式轴向柱塞泵滑靴副油膜的挤压效应,不考虑滑靴倾覆,分析了滑靴副润滑油膜的动态特性,包括压力跃变响应与实泵输入响应,并分析了滑靴副结构参数对于油膜动态响应的影响。分析结果表明,减小滑靴中心油室的体积,有利于改善油膜动态响应品质,但油室体积不能过小;为兼顾滑靴副动态润滑特性与泄漏量,需要合理设计阻尼管的液阻;在保证建立油膜的情况下,缝隙阻尼的有效支承面积越小,滑靴副动态油膜的润滑品质越好。实泵输入动态响应中,在高低压区工作时,油膜的压力变化虽然较大,但静压支承式滑靴膜厚的波动范围很小。     

一种新型的柱塞式液压泵滑靴摩擦副摩擦磨损试验台的研制

本文介绍了一种新型的模拟柱塞式液压泵滑靴一斜盘摩擦副工况的摩擦磨损试验台。该试验台为柱塞式液压泵滑靴摩擦副摩擦学特性研究提供了有力的实验手段，对泵的选材和设计具有指导意义。     

一种新型的柱塞式液压泵油靴摩擦副摩擦磨损试验台的研制

介绍了一种新型的能模拟柱塞式液压泵滑靴一斜盘摩擦副工况的摩擦磨损试验台。该试验台为柱塞式液压泵滑靴摩擦副摩擦学特性研究提供了有力的实验手段,对泵的选材和设计具有指导意义。     

航空液压泵加速寿命试验现状及方法研究（连载3）航空液压泵加速寿命试验载荷谱的确定方法

详细介绍了俄罗斯OCT 1指南关于航空液压泵加速寿命试验载荷谱制定的详细方法和流程。在疲劳、磨损、老化三种液压泵的主要失效模式中,分别阐述了考虑疲劳（斜盘组件、分油组件、供油调节组件、轴承、弹簧）、磨损（柱塞副、滑靴副、配油盘副）、老化（橡胶密封件）相关部件的加速寿命试验载荷谱的计算过程。并结合国内液压泵产品的研制水平和耐久试验现状,提出了确定加速试验载荷谱的简化流程和综合权衡方法。研究表明,实施液压泵的加速寿命试验需要借鉴粘弹性润滑摩擦学理论、结构疲劳分析方法、橡胶热老化过程等研究领域的研究成果,并以液压泵为对象开展大量的常规载荷和加速载荷工况下的基础对比试验。在虚拟技术快速发展的背景下,开展液压泵虚拟试验能够对实施加速寿命试验提供必要的补充。     

液黏传动摩擦副软启动过程承载特性研究

以刮板输送机可控启动装置液黏传动软启动过程为研究对象,考虑摩擦副表面粗糙度及工作油的离心力,基于平均流量模型求解了油膜厚度及油膜压力的变化规律。基于Greenwood-Tripp接触模型建立了摩擦副粗糙接触压力和转矩方程,利用转矩平衡原理对软启动过程中摩擦副承载特性的时变性进行了分析。结果表明：当启动时间10 s,额定输出转速45 r/min,启动过程遵循S形曲线变化时,油膜厚度按照反S形曲线逐渐减小,并趋于恒定值;油膜压力随时间先增大后减小,且沿径向的分布与启动时间密切相关;摩擦副间压力按照S形曲线增大;负载越大,启动时油膜越薄,摩擦副间压力越大。研究结果为准确地分析摩擦副热特性提供了先决条件,同时也为控制策略的制定奠定了理论基础。