水压柱塞副的微流场特性研究.pdf

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1、2011年4月润滑与密封Apr．2011第36卷第4期LUBRICATIONENGINEERINGVo1．36No．4DOI：10．3969／j．issn．0254—0150．2011．04．014水压柱塞副的微流场特性研究刘桓龙柯坚于兰英(西南交通大学机械工程学院四川成都610031)摘要：对于水压柱塞副间隙流场，水的流动惯性可能改变流场的局部甚至全局流态。综合考虑表面粗糙度和惯性力等因素，通过CFD仿真计算研究了包括水在内的几种不同黏度流体在柱塞副间隙流场中的压力和流量特性，并进行了试验对比验证。结果表明应用经典润滑理论得到的计算结果与实际情况有较大误差，设计计算时需要考虑

2、惯性力和表面粗糙度的影响以及正确的流态，这是因为水的低黏度导致惯性力的效应增强，使得流态对表面粗糙度更敏感；表面粗糙度影响微流场的流态，最终影响摩擦副的压差流量特性。关键词：水压柱塞副；微流场；惯性；粗糙度中图分类号：TH137．51文献标识码：A文章编号：0254—0150(2011)4—058—5ResearchontheMicro．flowfieldCharacteristicsofWaterHydraulicPistonPairsLiuHuanlongKeJianYuLanying(SchoolofMechanicalEngineering，SouthwestJiaot

3、ongUniversity，ChengduSichuan610031，China)Abstract：Fortheclearanceflowfieldofwaterhydraulicpistonfrictionpairs，theflowinertiaofwaterpossiblychangethelocalevenwholeflowstate．Consideringcomprehensivelythesurfaceroughnessandinertiaforce，thepressureandflow—ratecharacteristicsinthepistonclearancef

4、lowfieldforseveralfluidsincludingwaterwereresearchedbyCFDsimulation，andthecomparisonexperimentwasperformed．Theresultsindicatethatthecalculatingresuhsusingtheclassicallubrica-tiontheoryhavemucherrorincomparisonwiththeactualsituationSOthattheeffectoftheinertiaforceandthesurfaceroughnessandther

5、ightflowstatemustbeconsideredforthemoreaccuratedesignresults．ThelowviscosityofwatermakestheeffectofinertiaforcemuchintensiveSOthattheflowstateismoresensitivetothesurfaceroughness．Surfaceroughnesstheflowstateofmicro—flowfieldandultimatelyaffectsthepressuredifferenceandflowratecharacteristics．

6、Keywords：waterhydraulicpistonfrictionpairs；micro—flowfield；inertia；roughness在水压元件的摩擦副间隙中，水膜较薄，特征尺1建模与说明寸较小，因此间隙流场的雷诺数较小。根据流体力学水压轴向柱塞泵的柱塞一缸体副是典型的径向间知识可知，间隙流场的流态为层流。然而，水的黏度隙润滑摩擦副，也是泵的关键组件之一，其示意结构比液压油的黏度小得多，使得水压润滑间隙中的惯性如图1所示。力与黏性力几乎处于同一数量级，因此流动惯性力对流场中的压力和速度分布特性具有影响。在水压柱塞副的间隙流场中，元件表面的不平度峰值和摩擦副间兰

7、：，=Q／／，／，／，／厂／，／，／／／，／r／／／隙几何尺寸几乎在同一个数量级，因此，元件表面的II粗糙度可能改变流场的局部流态。本文作者已在之前‘龟的相关论文中进行了研究计算。本文进～步通过／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／~，妇微流场的研究，证明水压摩擦副仿真计算思路的正确’f性，更加全面地认识水压柱塞副中的流场特性。I￡图1水压轴向柱塞泵柱塞副收稿日期：2010—11—10Fig1Pistonfrictionpairsofwaterhydraulicaxialpistonp