大排量轴向柱塞泵柱塞副润滑特性分析

为了研究大排量轴向柱塞泵柱塞副的润滑特性,以一款斜柱塞轴向柱塞泵为研究对象,建立了柱塞副瞬时油膜厚度场、压力场模型,采用交错网格技术对柱塞副油膜进行网格划分,通过Altair Compose软件采用有限体积法求解雷诺方程,考虑了柱塞衬套变形的影响,得到了柱塞副油膜厚度场、压力场分布和衬套变形状况。研究了负载压力、主轴转速、斜盘倾角对柱塞副润滑状态、轴向摩擦力以及泄漏量的影响。结果表明：在高压区时,衬套靠近滑靴端的变形量大于柱塞腔端,但在一个运转周期内柱塞腔端衬套变形一直存在。负载压力和斜盘倾角变化对柱塞副润滑性能影响明显,负载压力降低15 MPa,柱塞偏载程度峰值降低20.3%,轴向黏性摩擦力峰值降低35.7%;斜盘倾角减小6°,柱塞偏载程度峰值降低25%,轴向黏性摩擦力峰值降低47.7%;而主轴转速对柱塞副在低压区的泄漏量影响较为明显,主轴转速降低300 r/min,柱塞副在低压区的泄漏量峰值降低18%。     

偏心状态下柱塞泵柱塞副油膜特性仿真研究

为了完善柱塞泵柱塞副性能分析理论体系,研究了不同转速对偏心状态下柱塞副油膜润滑特性的影响。首先,建立了柱塞副油膜厚度场、压力场和温度场的数学模型;然后,采用有限体积法对雷诺方程和能量方程进行了离散化处理,并且采用超松弛(SOR)迭代算法对其进行了求解;最后,采用MATLAB软件对柱塞副油膜特性进行了仿真分析,获得了转速在一个周期内对压油区油膜压力场、温度场的影响规律。研究结果表明：柱塞偏载产生挤压效应,随着转速增加,油膜压力峰值增长得越剧烈,当转速为3 000 r/min时,压力峰值达到63.87 MPa;不同转速下柱塞副油膜温度场形态基本一致,转速越高,柱塞偏心程度越大,温度增长速度越快,当转速为3 000 r/min时,油膜出口处局部温度峰值达到62.2℃。该研究结果可以为进一步改善柱塞泵柱塞副的润滑性能提供一定的理论依据。     

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。     

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.     

弹性变形对锥形配流副润滑特性的影响

考虑到锥形配流副在高压条件下的弹性变形量已与油膜厚度同一数量级,应用弹性流体动力润滑理论,建立了其弹性变形条件下锥形配流副的润滑数学模型,采用有限差分法求解了模型的控制方程,进行了弹性变形对锥形配流副润滑特性的影响研究.结果表明,锥形配流副的弹性变形对其润滑特性有较大的影响,它增大了泄漏量,降低了摩擦转矩; 工作压力对摩擦转矩的影响程度要大于偏心率.     

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。     

计及轴受载变形的粗糙表面轴承热弹性流体动力润滑分析

同时计及表面形貌、热效应和轴承表面(热和弹性)变形等,对轴受到载荷作用产生变形,导致轴颈在轴承中倾斜时滑动轴承的热弹性流体动力润滑性能进行研究,主要分析讨论表面热变形等对粗糙表面倾斜轴颈轴承热弹性流体动力润滑性能的影响.计算中,采用基于平均流量模型的广义Reynolds方程进行轴承的润滑分析,采用变形矩阵方法计算轴承表面(热和弹性)变形,采用能量方程和热传导方程计算润滑油和轴承的温度分布.结果表明,计及表面热变形时,半径间隙对轴承最大油膜压力、最小油膜厚度、油膜压力和油膜厚度的分布有较大影响;轴承载荷越大,表面热变形对轴承性能的影响越显著;表面热变形对轴承性能的影响程度与转速高低有直接关系,转速越高,表面热变形的影响越大;相比于表面弹性变形,表面热变形对轴承性能的影响较大;表面形貌是否影响轴承性能以及影响程度与轴承表面变形情况有较大关系,仅考虑热变形时,表面形貌有一定影响,同时考虑热变形和弹性变形时,表面形貌的影响非常小.     

整机体下主轴承-轴颈型线对润滑性能的影响*

为分析整机体下主轴承-轴颈型线对润滑性能的影响,运用Reynolds流体润滑方程和Greenwood-Tripp微凸峰接触理论,计入轴颈倾斜和弹性变形的影响,建立基于柔性整机体的主轴承弹性流体动力润滑模型,通过仿真计算研究主轴承和轴颈型线对轴承润滑性能的影响。结果表明:相较于无型线和只考虑轴颈型线,同时考虑主轴承和轴颈型线下的主轴承最小油膜厚度明显增加,最大油膜压力减小,平均摩擦损失减小;同时考虑主轴承型线和轴颈型线时,在研究的范围内,随着轴颈倾斜角度的增加,主轴承的最小油膜厚度减小,最大油膜压力增加,平均摩擦损失减小;转速增加时,主轴承的最小油膜厚度增加,最大油膜压力减小,平均摩擦损失增加。因此在主轴承和轴颈型线设计时,需要考虑轴颈倾斜和工作转速2个因素。     

盾构机液压柱塞泵损坏原因解析

该文分析斜轴式液压柱塞泵损坏原因及柱塞滑靴与斜盘摩擦副静压油膜机理,论述不同转速、压力下滑靴油膜特性。     

弹性变形对径向轴承弹流润滑性能的影响

本文以上具有不同弹性模量、泊松系数的两种轴承材料为例分析了弹性变形对有限长径向滑动轴承的弹流润滑性能的影响。流体动力润滑方程采用雷诺方程,应用力学问题的通用有限元软件ＭＡＲＣ产生柔度矩阵计算弹性变形。对比分析了二种轴承的油膜压力分布、油膜厚度分布、最小油膜厚度以及承载能力。     

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。     

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.     

微观织构配流副热-流-固耦合润滑特性

通过建立轴向柱塞泵配流副的几何模型,利用雷诺方程推导了配流副的油膜压力方程,采用有限差分法和松弛迭代法求解雷诺方程。利用FORTRAN语言编程求解,利用MATLAB语言对油膜厚度、压力、温度分布进行了仿真研究。结合油膜厚度方程、雷诺方程、能量方程、弹性变形方程、黏温黏压方程和密度温压方程,仿真微观织构配流副的热弹流润滑特性。研究表明：配流副油膜厚度增大,最大油膜压力减小,最高温度值减小;配流副的热-流-固耦合效果随油膜间隙收敛逐渐明显,在最小油膜厚度处达到最大,并且,油膜压力值达到最大;加工微观织构可以显著改变配流副的油膜压力和温度分布。     

柴油机滑动轴承热流体动力润滑仿真研究

根据径向滑动轴承热流体动力润滑理论,基于JFO理论提出的质量守恒边界条件,建立同时包含油膜完整区和空 穴压力变化的单缸柴油机滑动轴承热流体动力润滑模型,采用有限差分法求解模型方程,仿真分析滑动轴承的油膜厚度、油膜压力、润滑油流量和温度等参数对润滑性能的影响,分析内燃机滑动轴承润滑特性,为轴承润滑可靠性设计提供一定的理论依据.     

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。     

计入柱塞套弹性变形的柱塞副摩擦与密封特性分析

综合考虑径向柱塞泵柱塞副粗糙表面接触和弹性变形,建立混合润滑状态下柱塞副弹流润滑理论分析模型,并结合有限差分法与有限单元法,基于MATLAB和ANSYS开展联合仿真,分析不同入口压力及凸轮转速下柱塞副弹性变形及表面形貌对摩擦与密封特性的影响。结果表明：柱塞套弹性变形对柱塞副微凸体接触影响显著,且影响程度与入口压力及凸轮转速有直接关系;弹性变形及表面形貌均在一定程度上影响摩擦功耗及泄漏量且弹性变形的影响更大;柱塞副摩擦与密封特性对工作条件较为敏感,随着入口压力或凸轮转速的增大,摩擦功耗、压差流量与剪切流量均有不同程度的增加。     

滚滑比对滚动轴承摩擦性能的影响研究

采用多重网格法进行了非牛顿流体的等温线接触弹流润滑和线接触热弹流润滑的数值计算,分析了热效应和不同圆柱滚子转速下的滚滑比对滚动轴承的圆柱滚子-轴承内圈摩擦副的油膜厚度和压力分布的影响;基于滚滑摩擦基础性能试验台,进行了试验并研究了不同圆柱滚子转速下滚滑比对圆柱滚子-轴承内圈摩擦副摩擦性能的影响。结果表明:滚动轴承的圆柱滚子-轴承内圈摩擦副的油膜厚度随着滚滑比的增大不断减小,随着圆柱滚子转速的增大不断增大,且线接触热弹流润滑工况下的润滑油的油膜厚度明显小于等温线接触弹流润滑工况下的油膜厚度;随着圆柱滚子转速的增加,油膜压力不断降低,当圆柱滚子转速较大时,油膜压力受转速影响较小;在不同的圆柱滚子转速下,圆柱滚子-轴承内圈摩擦副的摩擦系数随着滚滑比的增大而增大。     

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。     

PP轴向柱塞泵柱塞副温度特性研究

通过建立柱塞副油膜的数学模型,以某型斜盘式轴向斜柱塞泵为研究对象分析了柱塞副油膜的速度和压力分布特性,得出了油膜的温度分布规律。研究了压力、转速、壁温和入口油温等单一参数对油膜温度特性的影响。结果表明：油膜温度的升高量随油液压力、柱塞泵转速增大而上升,随入口油液温度的升高而降低,油膜的温度峰值可能出现在柱塞副内部。