为提高液压轴向柱塞泵可靠性及其性能,研究轴向柱塞泵主要性能指标之一容积效率的可靠性分析方法.对单个柱塞间隙瞬时泄漏流量进行全面分析,推导出缸体位于任一瞬时角处的柱塞泵泄漏流量和容积效率;结合随机摄动理论、四阶矩技术等建立了轴向柱塞泵容积效率可靠性及可靠性灵敏度分析方法,并用Monte Carlo方法验证了文中所提可靠度分析方法的准确性和合理性.分析结果表明:液压轴向柱塞泵可靠度随缸体转角周期性波动,当柱塞通过上止点时其可靠度最低,柱塞个数为9时可靠度波动相对较大,但其整体可靠度水平高于8个柱塞;各运动副间隙中滑靴与斜盘和缸体与配流盘之间间隙对可靠度影响较大,柱塞与柱塞腔和滑靴与柱塞球铰接副之间间隙对可靠度影响相对较小.本文所提方法为轴向柱塞泵在研发设计、工艺及质量控制等环节提供了理论参考.

通过对柱塞泵各摩擦副单柱塞间隙泄漏流量进行分析,推导出整个柱塞泵平均间隙泄漏流量,建立了总泄漏流量及容积效率模型。由于柱塞泵在制造、运行过程中其尺寸公差和运行工况的随机不确定性致使其流量也具有随机性,选取与随机流量密切相关的容积效率作为可靠性判据,提出了一种实用的柱塞泵流量特性的可靠性及灵敏度分析方法,并用MonteCarlo随机数值模拟法验证了本文方法的准确性。研究结果表明:柱塞泵的容积效率可靠度随斜盘倾斜角和转速的增大而提高,随排油压力的增大而降低;各基本随机变量对可靠性影响的敏感度存在明显差异,滑靴副间隙在各摩擦副间隙中对可靠性的影响最为敏感。

为了提高轴向柱塞泵的运行效率和工作可靠性,提出轴向柱塞泵机械效率的可靠性设计方法。通过分析单个柱塞副瞬时理论转矩和瞬时摩擦转矩损失,建立整个轴向柱塞泵瞬时机械效率模型;结合四阶矩技术,提出柱塞泵机械效率可靠性分析方法,并采用Monte Carlo法验证了所提方法的准确性和时效性;运用可靠性灵敏度分析方法分析了各设计变量变化对轴向柱塞泵可靠性的影响。研究结果表明,轴向柱塞泵机械效率可靠度随缸体转角周期性变化,柱塞数为9时缸体转角为20°的可靠度最低,柱塞数为8时缸体转角为0°和45°的机械效率可靠度最低,各随机变量在任一瞬时对可靠性的影响趋势各不相同,对敏感参数适当进行控制可以提高柱塞泵机械效率的可靠度。

液压柱塞泵作为液压系统的核心动力元件,其能量转换效率很大程度上决定了整个液压系统的性能和可靠性,而目前采用的能量转换效率模型多为确定性数值模型,没有考虑参数随机性的影响,无法真实反映柱塞泵的实际运行状态。提出了基于Kriging模型的柱塞泵总效率建模方法,选用柱塞泵总效率为可靠性失效判据,分别采用改进一次二阶矩法和Monte-Carlo数值仿真法对柱塞泵总效率进行可靠性和可靠性灵敏度分析。分析结果表明:Kriging模型采用少量的样本模拟的总效率模型具有较高的精度,模拟结果可以获取全面的柱塞泵效率特性;运行工况条件对柱塞泵总效率可靠性灵敏度具有重大影响,不同工况下灵敏度具有较大差异。提出的方法可推广至其他液压泵总效率模型的建立及可靠性灵敏度分析。

使用可压缩的VOF空化两相流算法对倒角型阀座水压锥阀的空化射流进行了三维瞬态流场仿真。模拟结果揭示,空化结构首先在狭窄的倒角阀座流道内以附着空化的形式出现;在压差为4.4 MPa的工况条件下,空化分布集中在3个区域,阀座流道内及阀芯后沿的附着型空化,阀座流道至阀芯后沿的漩涡空化。射流势核在阀座流道入口及阀芯后沿均有分离流现象,从而诱发附着型空化;而大尺寸漩涡结构主要分布于射流势核的自由剪切层侧,漩涡空化亦相应地集中在自由剪切层侧,壁面侧偶发性形成薄层型漩涡空化。由于整体的空化行为涉及多个不同类型空化的耦合,其动态演变的周期特性受到干扰。阀座流道后部的脱落空化伴有明显的三维漩涡结构,阀芯后沿的漩涡空化与附着空化通过耦合作用形成大尺寸汽泡结构,揭示了后沿下游稀疏分布的大尺寸空化结构的产生过程...

针对目前液压元件高加速可靠性试验系统中无论是快速温升、快速温降、恒温保持三者交替的温度载荷剖面加载,还是维持系统温度恒定的其他加速因子载荷剖面加载,温度始终是一个不易控制的难点,还有实现目标温度误差大、反应时间长的不足,基于能量守恒定理、热传递理论,设计一个含加热系统和冷却系统双联调节的高加速可靠性试验温控系统,该系统能快速准确实现高加速试验系统所需温度。通过计算,整个高加速试验系统的目标温度误差可控制在小于0.1℃内,达到目标温度的反应时间可控制在3 s内。