斜盘式柱塞泵柱塞-缸体副的润滑性能研究

摘要

柱塞-缸体副是斜盘式柱塞泵主要的摩擦副之一，其接触润滑状态是影响泵的性能及使用寿命的重要因素。在高压起动及低速情况下，柱塞与缸体间一般处于混合润滑状态。为了在更广泛的工作范围内实现流体润滑，保证和改进斜盘式轴向柱塞泵节能、高效、长期正常运转，采用数值模拟研究影响柱塞-缸体间润滑膜的分布规律及润滑特性，进而探索改善柱塞-缸体之间润滑性能的具体措施具有重要的理论意义和实用价值。 本文从柱塞-缸体副流体润滑的基本理论入手，通过差分法、超松弛迭代法，借助 MATLAB开发软件对柱塞-缸体副油膜特性进行数值模拟，研究了柱塞-缸体副倾斜角度、供给压力、柱塞-缸体相对转速、油膜中心偏心距等因素对油膜压力分布的影响，找出了其规律曲线并进行了分析。 根据柱塞-缸体副．流体润滑的基本理论和有限元方法，本文对MARC的滑动轴承分析模块进行二次开发，使之用来分析柱塞-缸体副的润滑性能。依据该方法探讨柱塞-缸体副的承载机理。由此，研究了采用非线性方法求解油膜润滑问题的途径。该方法可综合研究材料、接触、温度等因素对柱塞-缸体副的油膜分布规律的影响。 为了验证理论分析的正确性，本文将部分理论分析结果与已有的实验结果进行对比验证，研究润滑特性规律的一致性，并分析了其中部分误差的原因。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1课题的背景及意义

1.2斜盘式柱塞泵的结构特点

1.3斜盘式柱塞泵主要摩擦副的国内外研究现状

1.4柱塞-缸体副的失效分析

1.4.1磨损过程的三个阶段

1.4.2磨损失效形式

1.5本课题的来源及主要研究内容

1.5.1课题的来源

1.5.2课题的主要研究内容

第二章柱塞-缸体副流体润滑的基本理论

2.1雷诺方程

2.1.1基本假设

2.1.2方程的推导

2.1.3雷诺方程的简化

2.1.4边界条件

2.2膜厚方程

2.3载荷方程

2.4本章小结

第三章柱塞-缸体副润滑影响因素研究

3.1数值方法

3.1.1差分法和计算网格划分

3.1.2超松弛迭代法和压力分布求解

3.1.3复化辛普森积分法

3.2计算软件开发工具

3.2.1 MATLAB简介

3.2.2 MATLAB的主要功能和特点

3.2.3 MATLAB系统的组成

3.3压力分布影响因素的讨论

3.3.1倾角-α对油膜压力分布的影响

3.3.2供给压力-ps对油膜压力分布的影响

3.3.3柱塞自转-ωp对油膜压力分布的影响

3.3.4油膜幅宽中心截面的偏心距-e对油膜压力分布的影响

3.4本章小结

第四章柱塞副油膜流体润滑的有限元分析

4.1用有限单元法解柱塞副润滑问题

4.1.1雷诺方程的有限元表示

4.1.2压力方程组求解

4.2 MARC分析软件

4.2.1 MARC软件简介

4.2.2 MARC的滑动轴承分析模块

4.3借助MARC分析柱塞副的润滑特性

4.3.1分析模型

4.3.2基本结构参数和流体参数

4.3.3边界条件

4.3.4二次开发

4.3.5计算结果与分析

4.4本章小结

第五章柱塞副润滑特性的实验结果比较

5.1实验方法

5.2实验结果与比较

5.2.1柱塞自转对润滑状态的影响

5.2.2柱塞副油膜厚膜平均间隙对润滑状态的影响

5.3本章小结

第六章总结与展望

6.1研究总结

6.2工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及参加的科研项目

附录

致谢