轴向柱塞泵平面配流副的摩擦转矩特性试验研究

为研究配流机构工况参数对摩擦转矩的影响,根据轴向柱塞泵配流机构的受力特点,给出配流盘与缸体转子之间固体或边界润滑、全空间油膜润滑状态下的摩擦转矩构成及相应的理论计算.在不同油膜厚度、配流副转速下实测配流副的摩擦转矩变化,结合缸体转动周期讨论摩擦转矩变化过程及与配流副磨损形式的对应关系.结果表明,载荷是配流副摩擦转矩变化的根本因素;配流副正常磨损通常表现为配流盘吸油槽与压油槽间的不均匀磨损;油膜厚度对摩擦转矩的影响显著,但并不是单调反比例关系,5 μm的油膜厚度引起近10%的摩擦功率损失.由配流副摩擦转矩的实测及与理论计算的对比,得出配流副摩擦转矩造成的整泵机械功率损失.     

球活塞式液压泵锥形配流副自适应润滑特性

在广泛应用于液压泵中的端面配流和轴配流的基础上,提出一种应用于球塞泵中的锥形配流方式,对受到冲击载荷的工作状态下配流轴的动态变化规律进行研究.根据其结构原理推导出润滑模型,对配流轴进行受力分析,建立关于配流轴的在轴向和径向两个自由度的动力学模型.通过对动力学方程的数值求解,得到配流轴位置随冲击载荷的变化规律,发现配流轴相对缸体的偏心率以及配流间隙经过波动后能够在较短时间内建立新的平衡状态.配流轴这种不依靠外力由震荡恢复稳定的能力体现了自适应的润滑特性,保证了球塞泵工作的可靠性.     

基于电液反馈的轴向柱塞机械润滑试验系统

针对不同润滑介质轴向柱塞机械关键摩擦副润滑特性,研制了运用电液控制技术控制油膜形态的试验系统.介绍了该系统基于膜厚反馈控制的配流副装置试验原理及其组成.结合配流副润滑理论模型,指出评价润滑性能的主要参数及其关系,仿真计算了伺服阀对油膜厚度控制的响应特性.配流副油膜平衡过程中反馈调节特性的模拟试验与该理论结果进行了对比分析.油润滑条件下,摩擦副间隙对泄漏流量影响显著.试验系统的膜厚动态反馈性能稳定,比例伺服阀频响对其影响较大,随着初始平衡厚度值的不同而不同,该控制方法可用于润滑膜试验系统的设计.     

椭圆型表面织构对机械端面密封动压性能的影响

根据表面织构可以有效改善相对运动表面的摩擦学性能,建立均匀分布的椭圆型微凹坑机械端面密封的理论模型,采用有限差分法对流体动压润滑方程进行求解,获得密封端面间气膜的无量纲压力分布,研究椭圆倾斜角α和形状系数t对压力分布的影响,并考察整个密封端面的平均无量纲压力Pav。结果表明:当t≥1时,密封端面平均无量纲压力Pav随着倾斜角α的增大呈现减小趋势,反之t1时呈增大趋势;不同倾斜角α下,Pav随着形状系数t的增大先增大后减小;通过选择合理的椭圆倾斜角和形状系数,相比于圆凹坑端面可提高约7%的平均无量纲压力。     

轴向柱塞泵端面配流摩擦副热平衡分析

本文介绍了一个计算轴向柱塞泵(马达)端面配流摩擦副油液温升的公式,此式与以往算法比较更为实用、简使。文章还利用这个公式对上述摩擦副的温升特点进行了分析。     

微米级电液位置反馈控制系统的研究

为了研究轴向柱塞泵配流盘/缸体摩擦副的润滑机理，研制了微米级电液位置反馈控制系统.基于该控制系统的组成和工作原理，使用系统中的高精度电涡流微位移传感器对润滑膜厚度进行精密测量.采用比例-积分-微分(PID)控制算法对微米级的润滑膜厚度进行反馈控制，对微米级电液位置反馈控制系统进行了数学建模，并研究了整个电液位置反馈控制系统的动态特性.结果表明，随着V0/βe、Kce的适当减小，润滑膜厚度的振荡幅度减小.适当选取PID参数值可以使系统的振荡周期变短，响应速度加快.微位移传感器的测量误差小于1　μm.该系统可以测量轴向柱塞泵配流盘/缸体摩擦副润滑膜厚度、承载力和泄漏流量.     

液压轴向柱塞泵容积效率可靠性灵敏度分析

为提高液压轴向柱塞泵可靠性及其性能,研究轴向柱塞泵主要性能指标之一容积效率的可靠性分析方法. 对单个柱塞间隙瞬时泄漏流量进行全面分析,推导出缸体位于任一瞬时角处的柱塞泵泄漏流量和容积效率;结合随机摄动理论、四阶矩技术等建立了轴向柱塞泵容积效率可靠性及可靠性灵敏度分析方法,并用Monte Carlo方法验证了文中所提可靠度分析方法的准确性和合理性. 分析结果表明:液压轴向柱塞泵可靠度随缸体转角周期性波动,当柱塞通过上止点时其可靠度最低,柱塞个数为9时可靠度波动相对较大,但其整体可靠度水平高于8个柱塞;各运动副间隙中滑靴与斜盘和缸体与配流盘之间间隙对可靠度影响较大,柱塞与柱塞腔和滑靴与柱塞球铰接副之间间隙对可靠度影响相对较小. 本文所提方法为轴向柱塞泵在研发设计、工艺及质量控制等环节提供了理论参考.     

轴向柱塞泵流量特性与配流副结构研究

对配流副结构参数对轴向柱塞泵的几何流量特性的影响进行了研究，得出了有关结论，并作了实验供进一步研究参考。     

新型高速单柱塞轴向柱塞泵配流机构

针对单柱塞泵普遍采用的单向阀配流方式无法满足高转速的问题,提出新型的阀芯旋转式三通换向阀配流机构,可以满足单柱塞泵在高转速情况下的配流要求.通过建立单向阀配流和转阀配流单柱塞泵的AMESim模型,对比分析表明,单向阀在转速为2 000r/min时已难以实现正常配流;转阀在12 000r/min转速下仍能正常配流.加工样机对单柱塞泵和转阀的性能进行测试.试验表明,柱塞腔内的压力测试结果与仿真结果一致,可以基于该转阀配流机构设计高速单柱塞泵,对柱塞腔内的压力特性进行研究.     

轴向柱塞泵配流副油膜间隙的试验研究

本文对轴向柱塞泵配流副油膜间隙进行了动态测试和理论探讨,得出了油膜间隙的真实变化规律。在此基础上,首次提出了完整地描述配流副油膜间隙变化的三个充要参数,为认识和研究配流副提供了方便。     

水压轴向柱塞泵配流盘预升压角

为了调查流量特性,以水压轴向柱塞泵为研究对象,在考虑预升压角的作用和关键摩擦副泄漏的前提下,建立了泵实际输出流量的数学模型,对配流盘的结构参数进行了设计计算.运用PumpLinx软件对不同预升压角下泵的流场进行了数值模拟,对泵的流量特性进行了分析.研究结果表明:水压轴向柱塞泵在排水过程中,会产生流量倒灌现象,使得单个柱塞腔内的压力和流量以及泵的输出流量产生脉动.增大预升压角可以增长柱塞腔内部流体的预压缩时间,减小柱塞腔内部和泵出口的压力差,从而减少柱塞腔的流量倒灌量,降低柱塞腔内的压力和流量脉动.适当增大预升压角有利于提高泵的流量特性,预升压角取20°时,泵的流量特性最佳.但预升压角超过20°时,预升压区和预卸压区流量倒灌的叠加会导致泵出口的流量脉动增大.     

双向旋转梯形槽干气密封流场的数值模拟

介绍一种用作抑制密封的新型泵用双向旋转梯形槽干气密封,并定义了该密封的主要几何结构参数.基于气体润滑理论,建立了梯形槽干气密封端面流场的数值计算模型.利用Fluent软件对流场进行数值模拟,获得了端面气膜压力分布、气流速度场、开启力及泄漏率等数据,并分析了端面槽深、槽宽比、吸入角和槽长坝长比对端面开启力、泄漏率这2个主要密封性能参数的影响规律,发现该密封的开启力与泄漏率均随槽深、槽宽比和槽长坝长比的增大而增大,随吸入角的增大而减小.研究结果为双向旋转梯形槽干气密封的设计和进一步研究提供了参考.     

基于液压恒压网络系统的液压变压器控制液压缸系统

利用液压变压器实现了无节流损失地将直线负载直接连接到液压恒压网络系统。通过控制液压变压器的控制角来控制液压变压器输出油液的流量和压力,从而控制液压缸的位置和速度,用以满足负载不同工况的要求。在对液压变压器的特性进行研究的基础上,推导了液压变压器的流量和压力公式,建立了液压变压器控制液压缸系统的数学模型。提出了液压变压器平衡角的概念,推导出其表达式。对系统进行了仿真实验研究。结果表明,液压变压器具有良好的伺服性能。     

先导式电液配流系统的动态特性

为了实现往复式压缩机排气量的无级调节,满足气量调节对配流过程响应快速性和平稳性的要求,提出一种基于双阀结构的先导式电液配流系统.建立压缩机吸气和回流过程中的配流气阀动力学模型,通过联合仿真研究主要设计参数对电液配流系统动态特性的影响.研究结果表明：电液执行机构的压力飞升和卸压速率是影响气阀动作快慢的关键因素;所设计的配流系统中气阀开启和关闭滞后时间均小于10 ms,气阀响应速度显著提高;供油压力10 MPa、阀片行程2 mm条件下阀片与阀座和行程限制器的撞击速度分别为0.214和1.35 m/s,充分满足可靠性许用要求;气阀动作试验曲线与仿真结果拟合程度高,所述联合仿真模型可以作为电液配流系统性能分析的研究平台.     

Numerical film torque modeling of friction pair in hydro-viscous clutchs

A numerical model to predict film torque of hydro-viscous clutch was developed.The model was established with computational fluid dynamics（CFD）.The pressure distribution,velocity of flow and film torque were obtained based on vertical-horizontal grooved plate and radial grooved plate separately.The boundary conditions,such as the relative rotation,the fluid temperature and the oil feeding pressure,were also discussed.The results showed that the film torque of two kinds of grooved plate increased with increasing relative rotation.However,the film torque decreased with increasing fluid temperature and feeding pressure.Meanwhile,the film torque of radial grooved plate was less than vertical-horizontal grooved plate at the same condition.Our study showed that the model can efficiently calculate the film torque with complex geometry parameters and boundary conditions.     

Modeling and parameter estimation for hydraulic system of excavator＇s arm

A retrofitted electro-hydraulic proportional system for hydraulic excavator was introduced firstly. According to the principle and characteristic of load independent flow distribution（LUDV） system,taking boom hydraulic system as an example and ignoring the leakage of hydraulic cylinder and the mass of oil in it,a force equilibrium equation and a continuous equation of hydraulic cylinder were set up. Based on the flow equation of electro-hydraulic proportional valve,the pressure passing through the valve and the difference of pressure were tested and analyzed. The results show that the difference of pressure does not change with load,and it approximates to 2.0 MPa. And then,assume the flow across the valve is directly proportional to spool displacement and is not influenced by load,a simplified model of electro-hydraulic system was put forward. At the same time,by analyzing the structure and load-bearing of boom instrument,and combining moment equivalent equation of manipulator with rotating law,the estimation methods and equations for such parameters as equivalent mass and bearing force of hydraulic cylinder were set up. Finally,the step response of flow of boom cylinder was tested when the electro-hydraulic proportional valve was controlled by the step current. Based on the experiment curve,the flow gain coefficient of valve is identified as 2.825×10^-4 m^3/（s·A） and the model is verified.     

Mechanism of hydro-viscous soft start of belt conveyor

The mechanism of a hydro-viscous soft start is of great importance in the design of a hydro-viscous clutch and its control system. To explain the mechanism of a hydro-viscous soft start, the startup process of a belt conveyor was numerically analyzed with the modified Reynolds equation, an energy equation and a temperature-viscosity equation. The effect of temperature and grooves of the friction disk surface on torque transfer and load capacity of the oil film have also been analyzed. The results show that 1) the grooves are the basis of forming dynamic pressure but they may reduce the capacity of torque transfer to a certain extent,2) during the startup process, temperature has little effect on torque transfer and load capacity and the variation in load capacity of the oil film is very small, indicating that it is preferable to use the flow rate as a control object than the pressure of the feed cylinder.The results have been verified by an experiment.     

螺旋槽干气密封润滑气膜摩擦系数的规律探寻

高参数工况下的气膜摩擦力对干气密封性能的影响不可忽视。基于密封系统和动静环的结构特点,建立了润滑气膜计算域模型,使用ICEM划分网格,采用Fluent软件数值模拟获得气膜压力分布和速度分布,最后通过牛顿内摩擦定律计算得到润滑气膜摩擦系数。结果表明,槽型参数不变,润滑气膜摩擦系数随转速的增大而增大,随介质压力及平均气膜厚度的增大而减小;工况参数不变,气膜摩擦系数随根径的增大而增大,随槽数及槽深的增大而减小,且在75°~76°螺旋角范围内较为稳定。     

Dynamic Characteristics of Lubrication and Wear Prediction of Slipper/Swash-Plate in Axial Piston Pumps

A novel dynamic model describing the slipper posture of the swash plate in axial piston pumps is proposed, taking into account the hydrodynamic and squeezing effects, which involves three degrees of freedom. The variation in the lubricating film thickness and the slipper tilt are accurately calculated. The influence of hydrodynamic effects and charging pressure on the slipper lubrication is discussed. The minimum film thickness, the overturning angle and the azimuth angle are obtained.Then, the trajectory of minimum thickness on the friction surface of the swash plate is predicted, the accuracy of which can be verified with the abrasion distribution of an actual swash plate. Research results can predict the durability and provide theoretical help for the design of the slipper.     

基于鸟翼轮廓的沟槽型织构润滑性能分析

为减小车辆行星齿轮双向旋转轴向滑动支承磨损,将仿生学理念引入支承端面微织构的设计,将空气动力学优良的鸟翼结构抽象简化为抛物线槽,双抛物线三角形槽以及双抛物线梯形槽三种基本的槽型,建立基于质量守恒边界条件的空化效应数值模型,从而分析比较不同槽型的工况参数和结构参数对润滑特性的影响。研究结果表明基于仿生的这三种槽型中,双抛物线三角形槽的油膜承载力和摩擦系数最优,双抛物线梯形槽的润滑油流量和空化率最优,抛物线槽的的各项润滑性能没有太优异的也没有太差的,但其综合润滑性能在三者中最优。