柱塞泵螺旋沟槽式柱塞-铜套副缝隙流场流动与均压特性

简介

为考察螺旋沟槽结构对柱塞-铜套副缝隙流动和均压特性的影响,该文结合某型斜盘柱塞泵实际结构组成,采用计算流体力学方法,对螺旋沟槽式柱塞-铜套摩擦副在不同工况下的缝隙流场进行了数值仿真,分析比较了6种不同表面结构柱塞-铜套副的油膜压力分布、倾斜力矩大小和缝隙流动特性变化情况,并利用理论计算和试验方法对仿真结果进行了检验。结论表明,螺旋沟槽结构使缝隙油膜压力更加均匀稳定,柱塞最大倾斜力矩和倾斜力矩变化幅度减小。当柱塞泵转速为1 000 r/min,柱塞位置为90°时,与无沟槽柱塞相比,螺旋沟槽式柱塞-铜套副在轴向位置25 mm处圆周向压力变化幅度减小了24.05%～55.77%,柱塞最大倾斜力矩减小了49.01%～103.14%。各种螺旋沟槽结构中,单圈螺旋沟槽起点与柱塞端面的距离增加,沟槽均压作用增强;相对于单圈沟槽,多圈螺旋沟槽更有利于提升摩擦副压力分布的均匀性和稳定性,均压作用更加明显。螺旋沟槽结构的导流作用降低了摩擦副中油液的流动阻力,使油液分布更加均匀,改善了摩擦副的均压润滑特性。但在高压低速时,泄漏量将增加22.73%～267.53%,降低了摩擦副的密封性。此外,螺旋沟槽式柱塞-铜套副中沟槽深度与压差流大小成正比,根据需要合理地设计螺旋沟槽,有利于提升摩擦副的工作性能。该研究可为螺旋沟槽式柱塞-铜套副的密封与均压性能协同优化设计提供参考。