航空柱塞泵滑靴副和柱塞副油膜特性研究

【类型】学位论文

【作者】张雪超 

【关键词】 航空柱塞泵 滑靴副 柱塞副 油膜特性 厚度场 压力场 模型泵试验系统

【摘要】轴向柱塞泵结构紧凑、功率密度大,广泛应用于航空等流体传动领域。滑靴副和柱塞副是柱塞泵两个主要的摩擦副。由于摩擦副长期处于高速重载的状态,润滑工况比较复杂,摩擦副成为影响柱塞泵的性能、可靠性和寿命的重要因素。研究滑靴副和柱塞副油膜特性,有助于摩擦副的设计和优化,从而提高柱塞泵的性能。本文以某型高速航空柱塞泵为研究对象,对其滑靴副和柱塞副油膜特性进行了仿真研究和试验研究。在对柱塞泵的运动和受力分析基础上,建立了基于滑靴副楔形油膜油室压力阻尼特性的滑靴副油膜厚度场和压力场模型,建立了柱塞倾斜状态下的柱塞副油膜厚度场和压力场模型。通过MATLAB软件编程对不同转速、不同压力下的滑靴副和柱塞副油膜特性进行了仿真,得到了滑靴副油膜在不同转速、不同压力下受到静压支承、挤压效应和动压效应影响的油膜厚度和压力分布的周期性变化规律,得到了柱塞倾斜状态下的柱塞副油膜厚度和压力分布变化情况。设计了滑靴副和柱塞副油膜特性试验模型泵,并搭建了基于模型泵的试验系统,通过试验研究验证了滑靴副油膜厚度和柱塞副油膜压力的部分仿真结果,并针对试验出现的问题提出了试验改进的建议。本文主要内容如下：第一章,阐述了柱塞泵摩擦副的研究背景及意义,综述了滑靴副和柱塞副油膜特性研究的国内外研究现状。第二章,分析了柱塞泵的运动规律和受力情况,建立了柱塞泵的运动模型和滑靴副、柱塞副的受力模型。第三章,在分析滑靴副楔形油膜状态下的油室阻尼特性基础上,建立了滑靴副楔形油膜厚度场和压力场模型,采用有限体积法对油膜的压力场控制方程进行了离散化求解,采用牛顿迭代法对滑靴外力/力矩与滑靴副油膜支承反力的耦合关系进行了求解。使用MATLAB编程求解了不同压力、不同转速下滑靴副楔形油膜的压力场和厚度场模型。第四章,在分析柱塞在缸孔中倾斜状态基础上,建立了柱塞副油膜的厚度场和压力场模型,采用有限体积法对油膜的压力场控制方程进行了离散化求解,采用牛顿迭代法对柱塞外力/力矩与柱塞副油膜支承反力的耦合关系进行了求解。使用MATLAB编程求解了柱塞副油膜的压力场和厚度场模型。第五章,设计了滑靴副和柱塞副油膜特性试验模型泵,设计和搭建了基于模型泵的油膜特性试验系统,进行了实际试验,分析了试验结果,并提出了试验改进的建议。第六章,总结了本论文的主要研究工作和结论,并展望了本课题未来的工作和方向。

【学位名称】硕士

【学位授予单位】浙江大学

【学位授予年度】2016

【导师姓名】周华

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