封闭加压型配流盘高压范围角研究

　　0　前言

　　配流盘是纯水轴向柱塞泵关键部位之一,直接关系着纯水轴向柱塞泵的寿命、噪声和容积效率。国内纯水轴向柱塞泵配流盘设计理论基本上沿用了油压轴向柱塞泵的剩余压紧力设计法。采用剩余压紧力法设计各种配流盘,需要计算高压范围角以研究配流盘在工作过程中的受力情况。高压范围角的常规计算模型中,通常对配流盘进行简化处理,忽略了封闭加压区域的影响[1]。对于水膜难以形成、润滑性差的纯水轴向柱塞泵配流盘来说,这种简化会使得配流盘工作中存在更大不确定性,导致配流副工作不可靠。因此,在纯水轴向柱塞泵研究过程中,有必要对配流盘高压范围角模型进行更为细致的研究。

　　国内部分学者研究已经涉及到了该问题。那成烈[2]在研究配流盘力学特性时,考虑了柱塞油缸预升、卸压力过程中油压渐变的特性对高压范围角稳定性的影响。那焱青[3]等研究了考虑闭死角影响条件下液压支承力,探讨了液压支承脉动特性与闭死角的关系。但这些研究并没有对封闭加压型配流盘高压范围角计算模型给出完整的表达。

　　针对配流盘高压范围角常规计算模型中存在的缺陷,本项研究建立了封闭加压型配流盘高压范围角新的完整模型,并给出了高压区柱塞个数增减关系。

　　1　高压范围角计算模型

　　1. 1　传统模型

　　图1是封闭加压型配流盘物理模型。高压范围角p是相对转动角θ的函数,并且与配流盘腰形槽上间隔角ψ+φ1,配油窗口孔范围角ψ,以及它们占缸孔分角α0(α0=2π/Z)的比例有关,传统的高压范围角计算模型中,认为ψ+φ1=ψ,即忽略封闭加压角φ1,则高压范围角计算型为[1]:

　　高压区柱塞个数增减关系为:

　　1. 2　带封闭加压角影响的新模型 　　对于可压缩流体介质来说,配流盘的设计中通常开有闭死区域,以减少配流冲击强度。当工作介质确定后,配流盘封闭加压角大小完全由无效容积与柱塞腔容积比值来确定[1,4]。因此,不同的设计条件下,无效容积的大小有所不同,封闭加压角1的大小则不同。研究表明,封闭加压角1大小直接影响配流初始状态。

　　(1) 0<φ₁<α₀-ψ时

　　当封闭加压角较小时1+ψ≤α0,配流初始状态为图2a所示。当配油窗口孔和配油盘相对转动到图2b状态过程中,高压范围角随着转角增大而扩张,第一个配油窗口孔内液体封闭升压,但并未与高压区接通,高压区柱塞个数不变。高压范围角为:

　　φp= (Z -1)α0/₂-φ₁+θ