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。     

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.     

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。     

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。     

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.     

水压滑靴副的润滑特性

为了提高水压滑靴副的抗倾覆能力,并且更加准确地认识其流动特性,提出了三腔独立支承的新型水压滑靴副结构,研究了其润滑特性比如抗倾覆能力和泄漏等。该结构采用独立阻尼和支承腔室的思路,通过独立刚度调节来增加滑靴副的抗倾覆能力。通过仿真计算与分析,对比了新型滑靴副和普通滑靴副的抗倾覆能力。同时, 综合考虑了水的流动惯性和表面粗糙度等因素,发现水压滑靴副水膜流场的流态可能为紊流,并不完全是纯层流状态,因此流态模型的差异将直接影响泄漏流量的计算结果,进一步影响到设计计算的准确性。研究结果为水压柱塞泵滑靴副的结构设计提供了一定的参考和更加准确的计算思路。     

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。     

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。     

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。     

轴向柱塞泵滑靴静压支承的设计探讨

本文介绍的轴向柱塞泵滑靴静压支承,是用柱塞中心的阻尼管构成供油节流器的静压支承。文中分析了滑靴、阻尼管和静压支承的性能以及影响油膜厚度的因素,给出了滑靴性能随半径比α变化的关系曲线及支承性能随特性值β变化的关系曲线,并针对ZB-75泵的有关参数举例说明如何利用这些关系曲线进行滑靴静压支承的设计计算。     

Experimental Research on the Dynamic Lubricating Performance of Slipper/Swash Plate Interface in Axial Piston Pumps

The interface between the slipper/swash plate is one of the most important frication pairs in axial piston pumps. The test of this interface in a real pump is very challenging. In this paper, a novel pump prototype is designed and a test rig is set up to study the dynamic lubricating performance of the slipper/swash-plate interface in axial piston machines. Such an experimental setup can simulate the operating condition of a real axial piston pump without changing the relative motion relationship of the interfaces. Considering the lubricant oil film thickness as the main measurement parameter, the attitude of the slipper under the conditions of different load pressure, rotation speed and charge pressure are studied experimentally. After the test, the wear state of the swash plate is observed. According to the friction trace on the surface of the swash plate, the prediction for the attitude of the slipper and the zone easy to wear are verified.     

Lubrication characteristics analysis of slipper bearing in axial piston pump considering thermal effect

In this study, the lubrication characteristics of a slipper bearing for axial piston pump considering oil thermal effect have been investigated. A mathematical model is developed to predict the film thickness and temperature on the slipper/swash plate interface under different operating conditions. Based on the mathematical model, a parametric study is conducted to evaluate the slipper lubrication performance. It is found that the slipper is characterised by an unstable behaviour and the behaviour is enhanced by lower pressure and higher rotational speed. As the film temperature increases rapidly due to high shaft speed and piston chamber pressure, the overall result is a rather low decline in the film thickness. The leakage flow rate increases with increasing speed or oil film thickness. The structure parameter can be optimised to obtain satisfactory slipper performance. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

高压轴向柱塞泵滑靴副性能测试液压

为了测量35 MPa高压轴向变量柱塞泵滑靴副的油膜性能参数,需研制一套滑靴副性能测试液压系统。针对35 MPa的高压工作环境,设计出了一种高压轴向变量柱塞泵滑靴副性能测试液压系统,并建立了其AMESim仿真模型。通过仿真分析,得知该液压系统的卸压能满足工作要求,其卸荷性能良好,而且无论是卸压还是卸荷过程,液压冲击均得到有效的抑制,因而,该液压系统能够满足泵在35 MPa高压工况下平稳运行的要求,从而为提高35 MPa高压轴向变量柱塞泵滑靴副的油膜性能提供了前提保障。     

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。     

LUBRICATION FILM FORMATION MECHANISM OF SLIPPER PAIRS IN LOW SPEED HIGH TORQUE HYDRAULIC MOTORS

Pressure-flow analytical formulas of lubrication film of slipper pairs on camshaft connect- ing rod type low speed high torque (LSHT) hydraulic motors are put forward. The bottom surface of slipper pairs is rectangle, and the effect of squeeze flow and pressure differential flow is considered. The dynamic process of lubrication film formation through squeezing is numerically studied by com- puter simulation. Effects of supply pressure, initial lubrication film thickness, velocity damping coef- ficient, loading impact and gravity, etc are studied. Advantages of novel slipper pairs with large oil cavity area are pointed out.     

轴向柱塞泵滑靴的动力学特性仿真分析

滑靴与斜盘、柱塞、回程盘之间的配合是保证柱塞泵正常工作的重要条件,滑靴的磨损失效会影响与之配合零件的正常工作。首先对A4VG125型柱塞泵滑靴进行理论受力分析,应用SimulationX建立柱塞泵的一维液压模型和三维MBS模型,仿真柱塞底部所受液压力。然后与ADAMS和ANSYS建立的柱塞泵动力学模型进行联合,完成柱塞泵的刚柔与液固耦合仿真模型。在仿真工作参数作用下,研究滑靴与斜盘、柱塞、回程盘之间摩擦副的动力学特性。结果表明:当斜盘倾角增大、主轴转速提高时,对滑靴总体的受力/力矩情况影响较大;滑靴与柱塞之间的球铰副受工作参数变化影响较为明显,受力/力矩波动较为严重。     

Prediction of Leakage from an Axial Piston Pump Slipper with Circular Dimples Using Deep Neural Networks

Oil leakage between the slipper and swash plate of an axial piston pump has a significant effect on the e ciency of the pump. Therefore, it is extremely important that any leakage can be predicted. This study investigates the leakage, oil film thickness, and pocket pressure values of a slipper with circular dimples under different working conditions. The results reveal that flat slippers suffer less leakage than those with textured surfaces. Also, a deep learning-based framework is proposed for modeling the slipper behavior. This framework is a long short-term memory-based deep neural network, which has been extremely successful in predicting time series. The model is compared with four conventional machine learning methods. In addition, statistical analyses and comparisons confirm the superiority of the proposed model.