本文關(guān)鍵詞： 軸向柱塞泵 配流副 織構(gòu)化 泄漏量 摩擦 磨損 動態(tài)特性 支撐力　出處：《南京航空航天大學(xué)》2013年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：配流副是軸向柱塞泵的關(guān)鍵零部件，同時也是其它采用端面配流方式的液壓動力元件和執(zhí)行元件普遍采用的配流方式，如葉片泵、軸向柱塞馬達等。隨著液壓傳動技術(shù)向著高速、高壓方向發(fā)展，對配流副的工作性能和使用壽命提出了更高的要求。而表面織構(gòu)技術(shù)因其能提高摩擦副間油膜支撐力、降低摩擦磨損、改善潤滑性能而成為摩擦學(xué)的一大研究熱點，表面織構(gòu)在機械密封、發(fā)動機活塞環(huán)、計算機硬盤等上的研究成果和成功應(yīng)用為改善配流副的摩擦潤滑性能提供了一種新的思路。為提高織構(gòu)化配流副的摩擦學(xué)性能，并對配流副織構(gòu)化參數(shù)的設(shè)計提供指導(dǎo)，本文從理論和試驗兩個方面對織構(gòu)化配流副的摩擦潤滑特性進行了系統(tǒng)的研究。 在理論方面：建立了針對配流副結(jié)構(gòu)特點和實際工況的潤滑模型，分析了織構(gòu)化參數(shù)，即微凹坑深度、直徑及面積率對配流副間油膜支撐力的影響，為減摩和降低磨損提供依據(jù)。建立了考慮氣穴影響的織構(gòu)化配流副泄漏模型，尋求一種織構(gòu)化配流副泄漏量的計算方法，同時也可供機械密封泄漏量的計算提供參考。建立了織構(gòu)化配流副的動態(tài)模型，利用Matlab/Simulink進行了動態(tài)仿真，分析了織構(gòu)化配流副間油膜厚度的變化規(guī)律。 在試驗方面：依據(jù)軸向柱塞泵配流副的工作原理，研制了一臺織構(gòu)化配流副摩擦磨損試驗機。針對配流盤相對復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，對采用光刻電解技術(shù)加工微凹坑陣列的工藝和步驟進行了探索，并成功加工出質(zhì)量較高的微凹坑陣列。依據(jù)理論分析的相關(guān)結(jié)論和實際情況，選擇合適的配流副工況和織構(gòu)化參數(shù)進行織構(gòu)化配流副的試驗研究。 通過理論分析和試驗研究，得出了如下結(jié)論。 織構(gòu)化配流副間油膜特性方面：織構(gòu)化配流副能夠提高摩擦副間的支撐力；最優(yōu)面積率與微凹坑深度和油膜厚度的比值有關(guān)；較大微凹坑直徑能提供較大的支撐力；在油膜厚度與微凹坑深度相等時有最大的支撐力，支撐力隨油膜厚度減小而呈現(xiàn)出非線性增大的趨勢。 低壓區(qū)織構(gòu)化配流副的摩擦學(xué)研究方面：最優(yōu)面積率受到多因素的影響，在相同條件下，面積率為10%和15%表現(xiàn)出最好的摩擦學(xué)性能。微凹坑直徑為100μm時的摩擦學(xué)性能優(yōu)于其它微凹坑直徑，最大減摩率為37.35%。微凹坑深度為10μm時摩擦學(xué)性能較好，最大減摩率為27.98%。 全織構(gòu)化配流副的摩擦學(xué)研究方面：面積率為10%和15%時的摩擦學(xué)性能接近，微凹坑直徑為200μm時，摩擦學(xué)性能較好。其減磨機理由織構(gòu)的三個基本作用決定即容納固體顆粒、產(chǎn)生動壓效應(yīng)和二次潤滑。 在織構(gòu)化配流副泄漏量方面：微凹坑深度和面積率對泄漏量有較大影響，隨著微凹坑深度的增加，泄漏量隨之減小。在相同面積率和微凹坑深度時，泄漏量隨微凹坑直徑增大而增大。 在織構(gòu)化配流副的動態(tài)特性方面：織構(gòu)化配流副能改善配流副的動態(tài)特性，與織構(gòu)化導(dǎo)致油膜剛度的提高密切相關(guān)。在較小穩(wěn)態(tài)油膜厚度時，織構(gòu)化配流副在避免干摩擦上有較明顯的優(yōu)勢。 本文的研究結(jié)果表明織構(gòu)化配流副能改善軸向柱塞泵的摩擦潤滑性能，，也可供存在軸向不平衡力的液壓零部件如齒輪泵軸套/殼體、配流軸的設(shè)計提供參考。
[Abstract]:With the development of hydraulic transmission technology in high speed and high pressure direction , the research results and successful application of surface texture in mechanical seal , engine piston ring , computer hard disk , etc . In this paper , a kind of lubrication model for distribution sub - structure and actual working condition is established . The influence of texture parameters , i.e . depth , diameter and area ratio of micro - pits , on the supporting force of oil film in the sub - flow is analyzed . On the basis of the working principle of axial plunger pump , a kind of friction and wear testing machine is developed , which is based on the principle of axial plunger pump . In view of the relatively complex structure of the distribution plate , the technology and steps for processing the micro - pit array by photolithography are explored , and the micro - pit array with high quality is successfully processed . According to the relevant conclusions and practical situation of the theoretical analysis , the experimental research on the texture distribution of the texturing flow is selected according to the relevant conclusion and actual situation of the theoretical analysis . Through theoretical analysis and experimental research , the following conclusions are drawn . in that aspect of the oil film property between the texture flow pairs , the texture distribution pair can improve the support force between the friction pairs ; the optimal area ratio is related to the ratio of the depth of the micro pits and the thickness of the oil film ; the diameter of the larger micro - pits can provide a large support force ; and when the thickness of the oil film is equal to the depth of the micro - pits , the maximum support force is provided , and the support force tends to be non - linear with the reduction of the thickness of the oil film . The tribological properties of the low - pressure zone - textured distribution pairs are as follows : the optimal area ratio is influenced by many factors . Under the same conditions , the area ratio is 10 % and 15 % shows the best tribological properties . The tribological properties of the micro - pits are better than those of other micro - pits , the maximum friction reducing rate is 37.35 % . The friction properties are good at the micro - pit depth of 10 渭m , and the maximum friction reducing rate is 27.98 % . The tribological properties of all - textured mixed - flow pairs are close to the tribological properties when the area ratio is 10 % and 15 % , and the tribological properties are good when the micro - dimple diameter is 200 渭m . The three basic functions of the reason texture of the mill are to contain solid particles , produce dynamic pressure effect and secondary lubrication . In terms of the leakage amount of textured distribution , the micro - dimple depth and area ratio have a great influence on the leakage amount . As the depth of the dimple increases , the leakage amount decreases . At the same area ratio and the dimple depth , the leakage amount increases with the diameter of the dimple . In the aspect of the dynamic characteristics of the texturing flow pairs , the dynamic characteristics of the flow pairs can be improved by the textured distribution pair , which is closely related to the increase of the stiffness of the oil film due to the texture . The results of this paper show that the textured distribution pair can improve the friction lubrication performance of axial piston pump , and can also be used to provide reference for the design of hydraulic components such as gear pump shaft sleeve / shell and distribution shaft with axial unbalance force .

【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TH117;TH137.5

【參考文獻】

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本文編號：1535089