轴向柱塞泵柱塞副全周期润滑特性理论与试验研究

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1、轴向柱塞泵柱塞副全周期润滑特性理论与试验研究高猛2015年6月中图分类号：UDC分类号：轴向柱塞泵柱塞副全周期润滑特性理论与试验研究作者姓名：高猛学院名称：机械与车辆学院指导教师：吴维副教授答辩委员会主席：陈慧岩教授申请学位级别：工程硕士学科专业：车辆工程学位授予单位：北京理工大学论文答辩日期：二〇一五年六月TheoreticalandExperimentalResearchontheLubricationCharacteristicsinWholeCycleoftheGapbetweenPistonandCylinderinAxialPisto

2、nPumpsCandidateName:GaoMengSchoolofDepartment:MechanicalEngineeringFacultyMentor:Asso.WuWeiChair,ThesisCommittee:Prof.ChenHuiyanDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor:VehicleEngineeringDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence:Jun,2015研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教

3、师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：I北京理工大学硕士学位论文摘要斜盘式轴向柱塞泵是一种将机械能转化为液压能的液压元件，是现代液压传动中使用最为广泛地液压元件之一，同时也是液压系统中的核心动力和执行元件之一。轴向柱塞泵具有以下优点：工作压力高、容积效率高、功率密度大、控制变量机

4、构方便等。柱塞泵有柱塞副、滑靴副和配流副三大摩擦副，此三大摩擦副直接影响着柱塞泵的工作性能和寿命长短。柱塞副作为三大关键摩擦副之一，合理设计方法对轴向柱塞泵实现高速高压化起着至关重要的作用。首先，讨论了柱塞副油膜压力润滑模型以及数值解法，通过雷诺方程以及油膜厚度方程求解油膜压力分布，并通过对油膜压力积分，得到油膜对柱塞作用力，同时获得了柱塞副倾斜角度与泄漏量的关系。然后，完成柱塞副一个主轴周期内油膜厚度动态变化规律的数值模拟。考虑负载对油膜厚度的影响，耦合动力学方程组，计算油膜压力分布、油膜厚度分布。同时考虑到柱塞与缸孔之间可能存在固体接触，也可

5、能没有固体接触，因此本文采用黄金分割法和坐标轮换法对动力学方程组进行了求解，揭示了一个主轴周期内泵油膜厚度、固体接触力、柱塞与缸体表面粘性摩擦力以及泄漏量等的变化规律。最后，搭建了柱塞副模型实验台。通过电涡流位移传感器测定柱塞副油膜厚度，完成了不同工况下油膜厚度测试，通过试验获得了油膜厚度的影响因素，同时也发现了转速和压力对柱塞偏心距以及倾角的影响规律。研究表明：高压区，柱塞副泄漏量由压差流和剪切流共同作用，压差流起主要作用，剪切流使泄漏量减小；在低压区，柱塞副泄漏量主要由剪切流引起，使泄漏量增加。圆周方向的粘性摩擦力小于轴向粘性摩擦力大小。固体

6、接触力数值数量级为kN。当电机转速大于500r/min时，开始形成良好的流体动力润滑。关键词：斜盘式轴向柱塞泵；柱塞副；油膜润滑；试验研究I北京理工大学硕士学位论文AbstractSwashplateaxialpistonpumpisakindofhydrauliccomponentwhichconversthemechanicalenergyintohydraulicenergy.Axialpistonpumpisoneofthemostwidelyusedhydrauliccomponentsinmodernhydraulictransmis

7、sionandisalsooneofthecorepowerandtheexecutivecomponents.Axialpistonpumphasthefollowingadvantages:highworkingpressure,highvolumeefficiency,highpowerdensityandconvenientcontrolmechanism.Thepumpwithhighpressureandhighspeedisbecomingtheresearchtendencywiththerequiringofthehighpow

8、erandhighpowerdensitytransmission.Axialpistonpumphasthreekeyfriction