微观织构行走马达配流盘流固耦合特性研究

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配流盘是液压行走马达摩擦副中的重要摩擦元件,现代液压传动技术普遍朝着高速、高压的目标发展,对配流盘的工作性能和使用寿命提出了更高的要求。表面织构技术由于在增大摩擦副间的油膜支撑力、减小摩擦造成的磨损和改善摩擦副间的润滑性能方面作用显著,因而成为近年来摩擦领域中的研究热点。表面织构技术在机械摩擦部件、机械润滑密封、滑动轴承等摩擦副上的成功应用为改善配流盘的摩擦润滑性能提供了一种有效的思路。流固耦合力学作为力学的一门分支,由流体力学与固体力学交叉产生,主要研究固体变形对流体的影响和流场变化对固体变形的影响,在马达高速运转过程中,配流盘产生的弹性变形对其摩擦润滑性能有着重要影响。为改善配流盘的油膜性能,研究微观织构种类和参数及流固耦合对织构化配流盘油膜性能的影响,提高配流盘油膜承载力,优化配流盘摩擦润滑性能,本文首先建立液压行走马达配流盘的数学模型,从理论上推导出马达配流盘油膜厚度和压力方程,并采用常用的有限差分法求解雷诺方程,得到无微观织构配流盘膜厚和压力分布图。然后建立三种不同的微观织构模型,包括球冠形微观织构、圆柱微观织构和正方形微观织构模型。研究不同微观织构形状和参数对配流盘性能的影响,证明了微观织构可以提高配流盘油膜合力值,且不同微观织构形状和参数对配流盘性能影响不同,存在最优的圆柱形微观织构形状和参数,使配流盘油膜特性提升最大。最后综合考虑流固耦合对无微观织构配流盘和最优织构下织构化配流盘的影响,研究表明,在考虑流固耦合的情况下,配流盘油膜厚度增大,油膜合力值减小。
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