斜盘式轴向柱塞泵柱塞副与滑靴副动态润滑特性研究

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斜盘式轴向柱塞泵是当代液压系统中非常重要的动力元件,广泛应用于航空、航天、石油化工、工程机械等领域。柱塞副和滑靴副是柱塞泵中两个关键的摩擦副,它们是柱塞泵功能实现的基本保障。随着柱塞泵向着高速化、高压化的趋势发展,研究柱塞副和滑靴副的动态润滑特性对提高泵的性能和寿命具有十分重要的意义。动态润滑特性的研究需要充分考虑摩擦副内的机液耦合关系,本文提出了一种动力学解耦方案,采用多领域联合仿真将流体润滑模型引入到动力计算中,对柱塞副和滑靴副的动态特性进行分析,为柱塞泵性能优化和关键零件的寿命分析提供指导。推导柱塞副和滑靴副油膜的压力控制方程,该模型考虑了油膜的扩散作用、动压效应和挤压效应。采用有限差分法数值求解压力控制方程,得到摩擦副油膜的压力场、泄漏量和摩擦力。为了便于与多体动力学计算之间连接,通过等效叠加的方式将油膜力转换成一般力,建立柱塞、滑靴的空间姿态与油膜作用力之间的联系。为了满足分析平台通用性的要求,采用尺寸驱动的方式对Pro/E进行二次开发,建立斜盘式轴向柱塞泵的参数化建模系统,导出仿真所需要的图形文件和质量参数。利用C语言编写柱塞副和滑靴副油膜润滑模型的用户子程序,搭建轴向柱塞泵的动力学仿真模型,既实现了润滑模型与动力学模型之间的数据传递,又具有较高的求解效率。根据柱塞泵的动力学仿真模型,对柱塞副和滑靴副的动态润滑特性进行分析,重点研究摩擦副内的油膜厚度、压力、摩擦力和泄漏量的变化趋势及形成原因。通过设定多种仿真工况,分析负载压力、斜盘倾角、主轴转速对柱塞副和滑靴副主要性能指标的影响。
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