水压摩擦副中的压力与流量特性

水的低粘度使得水压润滑间隙中的惯性力与粘性力几乎处于同一数量级,因此研究摩擦副的润滑特性时,不能忽略惯性力的影响。惯性力的作用可能改变间隙流场的局部甚至全局流态,从层流变为紊流,因此应用经典润滑理论所得的计算结果将产生太大的误差。采用CFD方法从N-S方程出发对水压摩擦副中压力与流量特性的惯性影响和表面粗糙度效应进行了研究,并与经典润滑理论结果进行了对比,发现表面粗糙度和惯性力对润滑间隙中的压力和流量特性均有一定的影响。其中,惯性力对端面摩擦副中的压力分布具有一定的影响,对端面副和径向副的泄漏流量均有影响,并且惯性力使得表面粗糙度对流场流态的影响得以体现,因此以N-S方程而不是雷诺方程为模型所得的计算结果更加准确。     

水压元件柱塞摩擦副的抗卡紧研究

针对水润滑普通间隙密封柱塞副在工作过程中出现的卡紧现象,提出了基于静压支撑的双阻尼效应柱塞副,并对其抗卡紧特性和流量特性进行了分析。结果表明:水的流动惯性和表面粗糙度的共同作用使得间隙摩擦副流场内可能产生局部紊流或整体紊流,计算时不能采用层流模型,需考虑惯性和表面粗糙度效应;提出的双阻尼效应柱塞副具有一定的抗卡紧能力,能实现柱塞的自动对中和平衡,防止卡紧,减小启动摩擦力;双阻尼效应柱塞副比同等密封长度的普通柱塞副的泄漏流量更小。     

水压间隙润滑中的惯性效应

水的低黏度使得水压间隙中的流动惯性力几乎与黏性力处于同一数量级，不能忽略，因此水压间隙摩擦副设计时应该考虑流动惯性的影响。论文通过经典润滑理论、考虑惯性力的近似解析计算以及N-S方程的数值模拟计算3种方法下的间隙润滑特性对比研究，主要是惯性力对水压间隙支承泄漏流量的影响以及水压间隙润滑中的表面粗糙度效应，得到了水压间隙润滑中惯性效应的定性研究结果。     

水压柱塞摩擦副的润滑特性研究

基于静压支承的思想，提出双阻尼效应柱塞副来提高其抗卡紧能力。该结构在柱塞的圆周表面上设置了几组支承腔室和阻尼小孔，构成的静压支承结构具有间隙中压力可随间隙变化的调节刚度，保证间隙大小的均匀性，避免卡紧。对双阻尼效应柱塞副进行了抗卡紧特性的理论推导和计算流体力学（computational fluid dynamics，CFD）研究。同时，综合考虑了水的流动惯性和表面粗糙度的影响，研究了水压柱塞副的泄漏特性，并进行了样机试验，对两种柱塞副结构的润滑特性进行了对比分析。     

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。     

柱塞副微观表面对间隙油膜压力的影响

根据分形理论中的W-M函数建立柱塞与缸体孔表面三维形貌数学模型,并利用MATLAB软件编写程序,分析分形维数对表面微观形貌的影响。将柱塞副间隙油膜沿轴向展成平面,建立油膜厚度及压力分布计算模型,采用有限体积法求解二维雷诺方程,分析粗糙度对柱塞副间隙油膜压力分布的影响。结果表明:随着分形维数的增加,柱塞表面粗糙度呈增加趋势,且表面粗糙度越大,压力峰值越大。     

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。     

考虑黏-温特性对柱塞泵空化射流的影响

黏度是液压油的基本属性之一,其值对温度变化非常敏感,而温度又是影响油液发生空化的直接因素之一,因此为研究油液的实时黏-温特性对轴向柱塞泵空化效应的影响,利用流体仿真分析软件PumpLinx建立了包括湍流模型、全空化模型等条件在内的轴向柱塞泵动态CFD模型;并在考虑配流副间隙、柱塞副间隙和滑靴副间隙基础上,通过分析对比黏...     

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。     

方向性微孔对润滑状态转化的影响

基于平均流量模型和微凸体接触模型,研究混合润滑状态下织构表面的摩擦特性,通过数值求解得到Stribeck曲线,分析法向载荷、润滑油黏度、表面粗糙度、方向因子和倾斜角对摩擦因数及名义摩擦副间隙等摩擦性能参数的影响规律。结果表明：混合润滑条件下,随着载荷的减小或润滑油黏度的增大,摩擦因数减小,名义摩擦副间隙增大,混合润滑转变为流体润滑时的临界转速降低;随着表面粗糙度的增大,摩擦因数和名义摩擦副间隙均增大,临界转速升高;随着倾斜角的减小或方向因子的增大,摩擦因数减小,名义摩擦副间隙增大,并且倾斜角越小,临界转速越低。     

水压轴向柱塞泵滑靴静压支承中的惯性影响

在油压轴向柱塞泵的滑靴静压支承设计中,通常忽略Navier-Stockes方程中的惯性项,这是因为它较粘性项小得多,对计算结果的影响不大.然而,在水压轴向柱塞泵的研究中,由于水的粘度比油的粘度小得多,因此,惯性项就起着较大的作用.研究了水的流动惯性对支承间隙中的压力及流速分布的影响,从而对水压静压支承设计进行修正,得出更加合理的结果.     

STUDY ON RECIPROCATING SEALS FOR A LARGER DIAMETER AXIAL PISTON

Sealing performance of the reciprocating seals on a larger diameter (100 mm in diameter ) axial piston is theoretically investigated. Based on the characteristics of the clearance flow between the seal and the piston, reasonable boundary conditions for Navier-Stokes equations are determined and the equations are modified, so that the final equations can describe the real flow state of the clearance flow. Through combining the final equations with finite element method, the pressure distributions within the clearance field during the reciprocating motion of the piston and the leakage rate with the pressure are studied. The deflections of the seal which affect sealing performance are calculated as well. Sealing performance of piston seals using oil as the working liquid is compared with using water. It is concluded that the seal using water as the working liquid is under dry friction, which cannot be dealt with the theory of fluid mechanics. The seal structure is only acceptable using oil as the working l     

基于PumpLinx纯水轴向柱塞泵配流盘卸荷槽结构的仿真分析

以纯水轴向柱塞泵为研究对象,在同时考虑配流盘间隙和柱塞间隙的基础上,利用流体仿真分析软件PumpLinx,采用动网格技术并建立空化模型,研究配流盘减振结构对流量特性和压力脉动的影响。通过仿真分析U型槽、三角槽、孔槽结合和无阻尼槽四种不同的减振方案在配流过程中的压力脉动和流量脉动,进而比较得出最佳的高压卸荷槽结构。仿真结果表明,采用U型槽结构的配流盘在预升压过程中优于其他三种结构,且其出口的流量更加平稳,脉动率更小。     

汽轮机中压平衡活塞汽封间隙及漏汽量在线监测的原理及应用

现有的测定中压平衡活塞汽封漏汽量的变汽温试验法存在一定的误差且不能实现在线监测。分析变汽温试验法存在的误差,并考虑中压平衡活塞汽封漏汽的影响,对某300 MW汽轮机进行变工况详细计算。结果表明,中压缸效率基本不受再热蒸汽流量、中压平衡活塞汽封漏汽量及再热蒸汽温度的影响。基于相邻两工况下中压平衡活塞汽封间隙一定及中压缸相对内效率相等的原理,提出中压平衡活塞汽封间隙、漏汽量及中压缸相对内效率的计算方法。利用变工况详细计算数据进行检验,以及与变汽温试验法测定结果进行比较,证明所提出的计算方法的有效性。利用所提出的计算方法,对某高中压合缸汽轮机在某一运行时段内的中压平衡活塞汽封间隙、中压平衡活塞汽封漏汽量、再热蒸汽流量及中压缸相对内效率进行实例计算。     

水介质在微间隙流道内的流动特性试验

讨论了水压传动中柱塞运动副环形微间隙流道内流体流量的主要影响因素 ,研制成一种测试柱塞与缸体无相对运动时其微间隙中流体流量的试验研究方法及测试装置。试验结果表明 :该测试方法是可行的 ,在微米级间隙流道内水的流动规律不同于层流流动 ,其间隙大小对流量的影响比层流流动中间隙的影响要小得多。试验结果在水压传动元件和执行机构的结构设计中具有广泛的应用前景。     

采用油膜密封的转子压缩机内间隙泄漏研究

在转子压缩机内转子和气缸之间采用间隙配合，其泄漏通道通过油膜来密封的。考虑到转子径向间隙的动态变化，利用润滑油流动模型来计算它的制冷剂泄漏量，通过保持其它配合间隙不变，只改变转子径向间隙的性能试验来检验油膜的密封效果。结果表明，合理地设计转子径向配合的间隙值，可以有效地降低转子压缩机的泄漏损失。     

水介质液压泵锥形轴配流副轴承间隙的计算

以水介质轴向柱塞液压泵的锥形轴配流副为研究对象,对其在稳定工作状态下形成的滑动轴承的径向间隙计算方法进行了研究。采用等效结构参数法将配流副滑动轴承化为轴向推力轴承,根据柱塞轴向液压交变作用力引起轴承内水膜的变化特征推导出水膜厚度变化的速度,再依据锥顶体薄膜挤压效应公式计算出了轴承的径向间隙,结果表明径向间隙是柱塞泵工作压力和配流副结构参数的函数。     

间隙密封高频往复运动活塞偏移特性研究

在间隙密封下的高频往复运动活塞组成的热力机械中,活塞平衡位置发生偏移的现象称为活塞偏移现象,这一现象普遍存在。对于线性压缩机和自由活塞斯特林发电机,活塞偏移将导致板簧容易断裂、输出效率下降甚至发生撞缸等严重后果。为研究间隙密封活塞偏移的内部机制以及其影响因素,建立间隙流场的流动泄漏模型,并通过数值模拟验证模型准确性。以百瓦级自由活塞斯特林发电机活塞的密封结构为研究对象,建立热力学和动力学耦合模型,分析间隙和外力对活塞偏移的影响规律。研究表明：一个周期内通过间隙的净泄漏量大于0是导致间隙密封活塞发生偏移的根本原因;在一定条件下,间隙和外力越大,活塞偏移越明显。     

双滑片椭圆转子压缩机径向间隙泄漏研究

建立了双滑片椭圆转子压缩机的径向间隙泄漏模型,对不同径向间隙的泄漏量进行了计算和分析,并和相同规格的滚动转子压缩机进行比较。结果表明:椭圆转子压缩机的径向间隙泄漏量在相同条件下大于滚动转子压缩机,两者的差值随着间隙的增大而增大,在间隙为80μm时,椭圆转子压缩机的径向间隙泄漏量最多可比滚动转子压缩机大2.352 g/s;压比对泄漏量的影响较大,在压比一定时,转速和转子椭圆面短轴和长轴之比对泄漏的影响并不明显。严格控制的径向间隙是提高椭圆转子压缩机容积效率的主要因素。