针对配流副油膜形状理论建模难且与试验数据偏差大的问题,基于配流副油膜周向三点试验法,考虑力与力矩因素、偏磨因素和主轴与柱塞缸同轴度误差因素对配流副油膜形状的影响,建立柱塞缸轴向力平衡模型和配流副油膜厚度模型及配流副油膜形状的拟合算法。结果表明3种试验工况下的三点膜厚拟合曲线与试验曲线吻合良好,进一步求解出配流副楔形角和方位角的时变曲线,为后续研究配流副润滑、摩擦和磨损特性奠定基础。

轴向柱塞泵的高低压切换通过配流盘结构实现,配流盘上的缓冲槽结构对于降低压力冲击与流量脉动至关重要。为了优化双向柱塞泵的缓冲槽结构参数,分析了缓冲槽结构对出口压力-流量特性的影响规律,计算了在单缓冲槽结构下柱塞泵转向调节时的压力-流量特性,得到优化构型。首先,对缓冲槽的构型与泵输出压力-流量特性的关系进行了理论分析,采用CFD方法对采用单向缓冲槽结构的整泵流场压力-流量特性进行计算,对缓冲槽结构参数与出口流量脉动特性的影响规律进行了研究;其次,对单向和对称式的缓冲槽结构的流场特性进行了计算,探究了在柱塞泵正、反转工况下,缓冲槽结构对配流特性的影响规律;最后,通过多目标优化算法寻优,计算缓冲槽的优化结构参数,降低了柱塞泵出口的压力-流量脉动。结果表明,对于需要同时应对正反转工况的柱塞泵结构而...

在间隙径向压力对数分布的条件下,进行了短阻尼孔型配流副静压支承的受力分析,得出了油膜厚度是工作压力、结构系数及油液粘度的函数;建立了配流副静压支承在突变载荷下的动态方程和模型,对静压支承的动态特性进行了仿真研究,仿真结果表明短阻尼孔型配流副静压支承具有较好的动态特性,且油膜厚度能在很短时间内恢复到平衡位置,具有很小的超调量。

针对柱塞泵配流副的温度特性问题,建立了柱塞泵配流副的数学模型,在考虑弹性变形情况下,对柱塞泵配流副温度特性进行了研究。运用Fortran和MATLAB软件对数学模型进行了计算仿真,在油膜压力作用下,计算了配流副的弹性变形分布形态,得到了配流副的热弹流分布;对比了不同工况参数下的油膜温度最高值,分析得出了油膜的油液黏度、缸体转速、缸体倾角、初始油膜厚度、密封带宽度等单一参数对油膜温度特性的影响,并与未加入弹性变形的配流副的温度特性进行了比较;最后通过温度测试的实验,验证了该计算结果的正确性。研究结果表明:在两种不同情况下,油液黏度不同时各工况参数对温度的影响趋势保持一致;在考虑弹性变形的情况下,各工况参数对温度的影响程度不同;该结果可对后续柱塞泵配流副热流固耦合这一研究方向提供理论基础和计算依据。

为探讨热流固耦合下柱塞泵配流副参数对摩擦性能的影响,建立配流副的润滑模型,采用有限差分法对雷诺方程、能量方程和弹性变形方程进行求解,考虑黏度-温度、黏度-压力的关系,利用松弛迭代法求得热流固耦合下油膜压力、弹性变形与油膜温度分布的数值解,并运用MATLAB得到油膜压力、弹性变形、油膜温度分布云图;分析配流副参数对油膜承载力、摩擦力、摩擦转矩和摩擦因数的影响。结果表明:缸体倾斜角度和初始油膜厚度对油膜承载力的影响较大,增大缸体倾斜角度和减小初始油膜厚度,可提高油膜承载能力;减小润滑油黏度、增大初始油膜厚度能有效降低润滑摩擦过程中的摩擦力和摩擦因数。

为研究配流盘表面形貌对配流副润滑特性的影响,采用分形理论模拟配流盘表面形貌,建立轴向柱塞泵配流副润滑模型,使用有限差分法对模型进行求解,探讨分形参数对表面轮廓的影响,并进一步分析分形参数和配流副工况参数对油膜承载力、摩擦力、摩擦转矩和摩擦因数的影响。结果表明:分形维数越大,表面轮廓形貌复杂度越高,且粗糙表面高度随尺度系数减小而降低;随着缸体倾角和转速的增大,油膜承载力提升,但摩擦力、摩擦转矩和摩擦因数也随之升高;配流副润滑性能与分形维数呈现正相关的关系,选取较大的分形维数有利于提升配流副的润滑性能;尺度系数越小其摩擦力越小,但承载力也减小,因此需选择适中的尺度系数。

使用倾斜方位描述法建立了考虑径向表面轮廓的油膜形状模型,利用表面形貌仪测量了配流盘径向表面轮廓,并同理想型、内凹型及内凸型三种类型缸体径向表面轮廓进行对偶配对;利用柱坐标系下稳态润滑控制方程,仿真分析三种对偶形式配流副的动压力分布并进行了试验验证,最后研究了表面凹距对稳态润滑特性的影响并给出对配流副的设计意见。

通过建立轴向柱塞泵配流副的几何模型,利用雷诺方程推导了配流副的油膜压力方程,采用有限差分法和松弛迭代法求解雷诺方程。利用FORTRAN语言编程求解,利用MATLAB语言对油膜厚度、压力、温度分布进行了仿真研究。结合油膜厚度方程、雷诺方程、能量方程、弹性变形方程、黏温黏压方程和密度温压方程,仿真微观织构配流副的热弹流润滑特性。研究表明:配流副油膜厚度增大,最大油膜压力减小,最高温度值减小;配流副的热-流-固耦合效果随油膜间隙收敛逐渐明显,在最小油膜厚度处达到最大,并且,油膜压力值达到最大;加工微观织构可以显著改变配流副的油膜压力和温度分布。

结合轴向柱塞泵配流副实际受力与运动形式,使用盘-环试验机在L-HM46抗磨液压油润滑条件下,研究轴向柱塞泵配流副(38CrMoAl-CuPb15Sn5)在高转速(1800r/min)的摩擦磨损特性并分析磨损机理。实验结果表明:与中低转速相比,高转速测试条件下的配流副更易发生粘着磨损;38CrMoAl经调质、渗氮处理后与CuPb15Sn5组成的配流副在高转速工况下摩擦磨损性能良好,其磨损率比38CrMoAl未经热处理和只渗氮处理配流副分别降低69%和57%;调质热处理可改善38CrMoAl的表面特性,减少摩擦过程中CuPb15Sn5在其表面的附着继而改善配对副摩擦特性,将有助于提高配流副的工作寿命。

针对C—SPV071系列轴向柱塞泵配流副（配流盘与缸体）试验出现局部磨损以及黏连故障，从配流盘与缸体配流副的力平衡关系、配流盘与缸体摩擦副材料、磨粒磨损3个方面进行失效分析，提出以下改进措施：在保证柱塞泵容积效率的前提下，减小剩余压紧力；选择高耐磨的摩擦副材料；控制磨粒磨损的先决条件。将这些措施运用于产品批量制造，取得较好效果。