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调压差活门工作于航空发动机润滑系统供油子系统,主要作用为控制系统供油稳定。鉴于调压差活门在中国国产航空发动机润滑系统中应用时期比较短,在工作性能、优化设计等方面的研究比较薄弱,因此对调压差活门的技术特点加以深入分析是十分有必要的。本文采用Pumplinx数值模拟方法对调压差活门内流场分布特征、阻尼特性进行研究,并以数值模拟和试验验证相结合的方法研究活门结构因素对调压差活门工作系统供油压力动态特性、稳定性以及泵转速对系统压力跟随性的影响。本论文的主要研究工作和主要结论有:1.采用Pumplinx搭建了调压差活门的仿真模型,选择与阀芯阻尼以及内流场分布相关的结构参数和边界条件,对比不同边界条件、不同结构下活门的内部流场特征,并进一步分析了不同结构因素对活门阻尼特性的影响。结果表明:(1)活门从0 mm开度打开至极限开度的过程中,活门内部压力变化特征为阻尼孔前后腔压差由负转正。溢流孔直径、阻尼孔直径、弹簧刚度、弹簧预紧力、中腔压力等参数对调压差活门压力流场影响比较显著;(2)增大溢流孔直径、阻尼孔直径、弹簧刚度和弹簧预紧力可缩短阀芯稳定时间;减小阻尼孔直径、增加弹簧刚度和弹簧预紧力可增大活门的阻尼。2.以调压差活门工作系统为研究对象,通过数值模拟分析了活门结构参数对润滑系统供油压力动态特性和稳定性的影响,并对航空发动机不同转速下润滑系统供油压力的跟随性进行研究。结果表明:(1)阀芯质量在一定范围内可尽量降低以提高活门动态性能,但不能过小,否则供油稳定性下降;(2)增大溢流孔直径可同时提高调压差活门动态性能和稳定性,增强活门调压效果,但用以润滑的油量会减小,故溢流孔直径设计可以结合阀门尺寸适当增大;(3)在保证压力振荡程度可接受的前提下,阀芯阻尼孔直径设计可适当减小,综合而言阻尼孔径取1 mm时,供油压力波动平缓,子系统出口流量适宜;(4)增大弹簧刚度和弹簧预紧力能够优化活门动态性能,但活门供油压力稳定性可能不足,针对本研究对象,可取弹簧刚度范围为6~8 N/mm,预紧力为70 N左右;(5)供油管路增设节流嘴可提高供油压力稳定性。节流嘴直径设计在2.8~3.6 mm范围内,供油响应特性和稳定性达到相对优秀;(6)提高泵转速可满足高油量的工作需求、优化活门上升时间及调整时间,并使调压差活门的调压效果增强,但供油稳定性较差。3.搭建了润滑系统供油子系统试验台,介绍其工作原理、试验条件、测试装置、试验方法和试验方案等。选择阻尼孔直径和阻尼孔长度2种结构参数(每个参数选择3个水平),试验测量了不同转速下(3000 r/min、3500 r/min、4000 r/min、4500 r/min和5000 r/min)系统压力、流量、温度数据,并将仿真结果与试验结果进行对比。对比结果表明:泵转速为3000~4500 r/min时泵出口压力脉动的主频、供油压力、泵出口流量和溢流量等参数的仿真结果与试验结果偏差均在10%以内;转速为5000 r/min时,由于转速过高,在滑油泵出口处出现滴油现象造成泄压,导致此工况下测得数据偏低,仿真与试验结果偏差为15%左右。以上结论证明本文建立的仿真模型具有一定的准确性。