轴向柱塞泵配流副润滑特性理论建模与数值模拟

来源 :太原科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:caoshaohua2009
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轴向柱塞泵的应用十分广泛,是液压系统中不可缺少的动力元件。配流副是轴向柱塞泵的关键摩擦副,由旋转缸体、固定配流盘和两者的间隙油膜组成。配流副的润滑状态会很大程度上影响轴向柱塞泵的工作效率和使用寿命。轴向柱塞泵配流副保持合适厚度的间隙油膜,能保障良好的润滑特性,有效提高泵的工作性能,延长泵的使用寿命。本论文主要的研究内容和结论如下:(1)以轴向柱塞泵配流副为研究对象,对其结构进行了介绍,并研究分析了配流副的工作原理和楔形油膜理论。根据柱塞泵配流副的结构和运动规律,对其进行了运动学分析,得到关于柱塞的位移速度等方程,为CFD(Computational Fluid Dynamics)仿真提供了程序编写(UDF)的基础。(2)配流副楔形油膜在最小油膜厚度附近区域出现混合润滑,采用雷诺方程建立了油膜压力和流速理论模型,考虑接触表面粗糙形貌,建立了配流副楔形油膜混合润滑模型。基于配流副理论分析,建立了配流副楔形油膜动压力分布模型,对影响配流副楔形油膜动压分布的主要因素和影响规律进行了研究。利用MATLAB对雷诺方程求解,对不同工况下的配流副楔形油膜动压分布进行分析,得到了配流副外密封带最小油膜厚度附近的动压力及流速分布图,分析了最小油膜厚度的影响因素。结果表明,配流副楔形油膜倾角及转速是影响轴向柱塞泵配流副楔形油膜动压效应的主要因素。(3)采用CFD仿真技术对轴向柱塞泵配流副进行仿真分析。利用Solidworks软件建立了轴向柱塞泵配流副的几何模型,选用ANSYS/workbench/Geometry等模块对其进行流道抽取,运用ANSYS/ICEM CFD模块对其进行流体域网格划分,建立了轴向柱塞泵配流副流体域仿真模型。利用滑移网格及动网格技术模拟缸体绕主轴旋转以及柱塞的往复吸排油运动,并对仿真模型进行全参数化的设置。通过FLUENT模块对不同工况下的配流副间隙油膜进行仿真。分析了配流副楔形油膜最小油膜厚度附近的压力与速度分布。
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