發(fā)布時間：2021-04-07 08:31

　　柱塞泵是一類流體-熱-結(jié)構(gòu)耦合的復(fù)雜產(chǎn)品,主要由柱塞副、滑靴副、配流副的性能來保證能量轉(zhuǎn)換效率以及壽命。柱塞副主要由柱塞、缸體組成,兩個組件相互配合使容腔體積周期性變化來實(shí)現(xiàn)吸油、增壓和排油功能。目前對柱塞副運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)與流體動力學(xué)、材料學(xué)、熱力學(xué)間的相互作用規(guī)律尚不明晰,也缺少成熟的理論支撐,為此本文從理論和試驗(yàn)兩個層面開展研究工作,主要研究內(nèi)容如下:（1）結(jié)合柱塞副的結(jié)構(gòu)、運(yùn)動和受力情況,建立柱塞副的運(yùn)動和受力模型,并進(jìn)行了運(yùn)動學(xué)的仿真。（2）建立了柱塞副流體-熱-結(jié)構(gòu)耦合油膜特性模型并給出了數(shù)值求解方法。采用有限體積法和超松弛迭代法對模型中的雷諾方程和能量方程進(jìn)行了離散并求解,最后介紹了關(guān)于柱塞表面變形的有限元計算方法。（3）采用MATLAB和COMSOL聯(lián)合仿真的方式,在特定工況下對柱塞副的油膜厚度場、壓力場、溫度場進(jìn)行了仿真計算,并分析了上述物理場在一個周期內(nèi)的變化規(guī)律。（4）設(shè)計并搭建了單柱塞式360°油膜潤滑特性測試臺和配套測試系統(tǒng)。在不同負(fù)載壓力、入口油溫和主軸轉(zhuǎn)速工況下開展了柱塞副油膜厚度、油膜壓力、溫度試驗(yàn),并對試驗(yàn)與仿真結(jié)果做了對比分析。理論和試驗(yàn)結(jié)果表明:（1... 

【文章來源】：浙江師范大學(xué)浙江省

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

普渡大學(xué)溫度試驗(yàn)臺及其溫度試驗(yàn)結(jié)果

第1章緒論5Lasaar[12]提出了一種用于研究柱塞泵壓力和摩擦力的試驗(yàn)臺，其結(jié)構(gòu)如圖1.4(a)所示，該試驗(yàn)臺通過三軸力傳感器測量了柱塞由于軸向運(yùn)動和轉(zhuǎn)動而產(chǎn)生的摩擦力。Lasaar還提出了一種如圖1.4(b)所示的鼓形柱塞，通過微小的外形變化使柱塞副的摩擦阻力降低了23%。a)三軸力試驗(yàn)臺b)鼓形柱塞圖1.4普渡大學(xué)三軸力試驗(yàn)臺和鼓形柱塞Wieczorek[13]在非等溫柱塞副油膜模型的基礎(chǔ)上考慮了柱塞副的受力平衡方程，通過實(shí)時的受力平衡方程，求解得出了柱塞兩端中心的位置和變化速度。此外，他還考慮了柱塞的自旋，引入了壓力與潤滑油黏度的關(guān)系方程。隨后，使用C++語言將上述模型編寫成軸向柱塞泵三大關(guān)鍵摩擦副仿真軟件CASPAR，用于對三大摩擦副的壓力、溫度、泄露、運(yùn)動軌跡等參數(shù)的仿真計算。Huang[14]將經(jīng)過數(shù)值分析得出的壓力場結(jié)果導(dǎo)入ANSYS中，求解得到了因?yàn)閴毫ψ冃我鸬挠湍ず穸茸兓�，建立了柱塞副的彈性流體動力潤滑計算模型。Pelosi[15]不僅把柱塞副的油膜流動和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了耦合求解，還將ANSYS中的熱變形求解器集成到了柱塞副油膜的非等溫流體模型中，提出了柱塞副的熱彈流動力潤滑模型。該模型體現(xiàn)了柱塞副油膜的壓力特性、溫度特性、柱塞和襯套的彈性變形特性以及三者之間的耦合關(guān)系。Ashly[17]設(shè)計了六種異形柱塞，所考慮的主要柱塞表面設(shè)計參數(shù)包括：振幅，波數(shù)，頂點(diǎn)位置，頂端半徑，底端半徑，最小徑向間隙，并使用CASPAR對這些柱塞在多種工況下進(jìn)行了仿真。隨后，她對這些柱塞進(jìn)行了不同工況的裝機(jī)試驗(yàn)。結(jié)合所得結(jié)果，在分析不同工況下柱塞外形參數(shù)和柱塞泵整體效率之間的關(guān)系后發(fā)現(xiàn)：不同工況需搭配不同形狀柱塞使用才能起到最佳的降磨減阻和密封的作用，但綜合來說鼓形表面表現(xiàn)最佳，特別是在泵模式高壓滿排

肈SHplus和ADAMAS聯(lián)合仿真的方法研究了柱塞泵內(nèi)各處流場及其壓力的變化情況，并對柱塞副進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化，降低了噪聲水平并減少了流量脈動。瑞典林雪平大學(xué)的Palmberg[19]教授通過對配流盤上腰形槽前的預(yù)壓容積腔進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，降低了柱塞腔在吸/排油過程轉(zhuǎn)換時產(chǎn)生的壓力沖擊峰值，同時減少了配流盤內(nèi)的流量脈動。韓國科技大學(xué)的ChoKum-Won[20]以簡化后的柱塞副油膜模型為基礎(chǔ)，結(jié)合動態(tài)壓力負(fù)載模型，分別求解得出了剛性和彈性柱塞的油膜壓力場結(jié)果。密蘇里大學(xué)哥倫比亞分校的Manring[21]教授采用單柱塞試驗(yàn)臺，如圖1.5所示，分析了柱塞的摩擦受力狀態(tài)。在壓力油和斜盤的帶動下，實(shí)現(xiàn)了對柱塞往復(fù)運(yùn)動的模擬，再通過布置在四周的壓力應(yīng)變片完成對柱塞副摩擦力的測量。圖1.5摩擦力測試試驗(yàn)臺德國亞琛工業(yè)大學(xué)的Hubertus和Stephan教授[22]通過添加新型材料涂層的方法對柱塞副進(jìn)行了表面改性，通過在摩擦試驗(yàn)臺上進(jìn)行摩擦磨損試驗(yàn)，并使用摩擦系數(shù)來表征改性后柱塞的摩擦學(xué)特性。試驗(yàn)結(jié)果表明：改性后的柱塞表面磨損減少明顯，并且與襯套材料之間的摩擦也非常校西班牙加泰羅尼亞大學(xué)的Kumar[23]搭建了油膜壓力脈動特性試驗(yàn)臺，該試驗(yàn)臺可通過加載不同的轉(zhuǎn)速、負(fù)載壓力和改變斜盤傾角來模擬出泵在實(shí)際工況中的壓力脈動。Kumar[24]還在假定柱塞傾斜的情況下，通過分區(qū)域計算求解雷諾方程，得出了帶有均壓環(huán)的柱塞副油膜壓力常并對比分析了不同均壓環(huán)組合下柱塞的泄漏量和軸向黏性摩擦力變化。1.3.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀國內(nèi)哈爾濱工業(yè)大學(xué)的許耀銘[25,26]教授團(tuán)隊針對柱塞副的可靠性和耐磨性進(jìn)行了多年的研究，開創(chuàng)了國內(nèi)柱塞副油膜特性研究的先河。隨后，以浙江大學(xué)、

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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[3]斜盤式軸向柱塞泵柱塞副與滑靴副動態(tài)潤滑特性研究[D]. 楊淼.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014
[4]水潤滑軸向柱塞液壓泵的設(shè)計與研究[D]. 金文浩.華中科技大學(xué) 2012
[5]軸向柱塞泵柱塞副油膜特性測試系統(tǒng)研究[D]. 陳慶瑞.浙江大學(xué) 2008



本文編號：3123152