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柱塞泵滑靴副润滑特性分析王官洪;周钊强;曹学鹏【摘要】滑靴副的润滑特性直接影响柱塞泵的效率和使用寿命,油膜厚度和承载力是衡量其润滑特性的重要指标,为此开展柱塞泵滑靴副的润滑特性研究.基于油室压力反馈模型,求得最佳油膜厚度,计算滑靴密封带处油膜压力分布;再通过建立滑靴副流道模型,进行流体仿真验证压力计算数值模型.通过数值计算和流体仿真得出结论:密封带处油膜压力呈环形分布,且随半径的增大逐渐减小,当负载压力增大时,密封带处压力也随之增大,油膜承载力提高.理论模型和数值分析揭示了轴向柱塞泵滑靴副油膜承载能力的变化规律,为液压源的设计和开发打下理论支撑基础.【期刊名称】《装备制造技术》【年(卷),期】2017(000)012【总页数】3页(P34-35,38)【关键词】油膜厚度;油膜承载力;最佳油膜厚度【作者】王官洪;周钊强;曹学鹏【作者单位】长安大学工程机械学院,陕西西安710064;长安大学工程机械学院,陕西西安710064;长安大学工程机械学院,陕西西安710064【正文语种】中文【中图分类】TH322滑靴副作为柱塞泵最重要的摩擦副之一，其润滑特性对泵的效率和使用寿命有重要影响。
国内外学者对柱塞泵滑靴副润滑特性已做了大量研究工作，并取得了巨大成就。
德国的Kumar S J将三维Navier-Stokes应用在滑靴斜盘之间的微小间隙进行数值求解，得到了泄漏流量随滑靴副结构参数之间的关系；英国的John WATTON研究了泵的流量和压力增大时来研究静压支承室结构参数对滑靴底部压力和提升力的影响；德国的UweWieczorek通过开发模拟斜盘式轴向柱塞泵滑靴和斜盘间隙的仿真工具CASPAR，得到密封带处的压力、速度和温度场分布规律[1]。
这对分析滑靴副油膜厚度和油膜承载能力提供理论基础和依据，也为设计摩擦副提供新思路。
1 滑靴副静压支承特性分析在工业生产中，柱塞泵滑靴副大多采用静压支承方式来实现其流体润滑，这有利于降低材料磨损，提高元件使用寿命。
·靴压液压系统·靴压液压系统的关键要素设计及分析李若冰1贾小龙2程敏3魏爱玲1，*宗维亚1（1.廊坊燕京职业技术学院，河北廊坊，065200；2.中国制浆造纸研究院有限公司，北京，100102；3.北京精密机电控制设备研究所，北京，100076）摘要：针对靴压液压系统的关键要素靴压高线压工艺要求、靴压对辊的静压支承、靴板及轴承润滑、靴套张紧、油箱等进行了详细设计及分析。
采用虹吸管隔离靴辊内部回油管和主回油管，可以保持靴套张紧膨胀，提高靴套寿命，满足靴压的工艺要求，并解决液压油中溶解过量饱和空气的问题。
关键词：高线压；静压支承；靴套张紧；虹吸管中图分类号：TS734+.8文献标识码：ADOI ：10.11980/j.issn.0254-508X.2022.06.012Design and Analysis of Key Elements in Hydraulic System of Shoe Press LI Ruobing 1JIA Xiaolong 2CHENG Min 3WEI Ailing 1，*ZONG Weiya 1（ngfang Yanjing Vocational and Technical College ，Langfang ，Hebei Province ，065200；2.China National Pulp and Paper ResearchInstitute Co.，Ltd.，Beijing ，100102；3.Beijing Research Institute of Precise Mechatronic and Controls ，Beijing ，100076）（*E -mail ：84026882@ ）Abstract ：The key elements of the shoe press hydraulic system ，such as the process requirements of shoe press high line pressure ，the hydro -static bearing of the shoe press to the roller ，the shoe plate and bearing lubrication ，the blanket tension ，the oil tank ，etc.were designed and analyzed in detail.The internal oil return pipe and the main oil return pipe of the shoe roller were separated by a siphon ，which could maintain the tension and expansion of the shoe cover ，improve the life of the blanket ，meet the technological requirements of the shoe pres⁃sure ，and solve the problem of dissolving excess saturated air in the hydraulic oil.Key words ：high linear pressure ；hydro -static bearing ；blanket tension ；siphon靴压液压系统的作用除了要完成靴压的加压功能外，还要提供靴板的润滑，包括靴压对辊的流体静力支承和辊子轴承、减速箱的润滑。
铜套对柱塞滑靴组件作用力的影响杨国来;黄昭雪;赵君;张晓丽;刘赟清【摘要】为研究轴向柱塞泵中引入铜套后柱塞滑靴组件上作用力的变化,建立了柱塞滑靴组件的动力学模型和柱塞副接触长度的数学模型,利用AMESim和MATLAB数值仿真相结合的方法,得到作用在柱塞滑靴组件上的斜盘反作用力及其等效接触力的特性曲线.分析结果表明:引入铜套后,处于排油区的等效接触力将稳定在一定范围内,且斜盘倾角越大,铜套越短,等效接触力的稳定值越大;同时铜套还能有效降低等效接触力的脉动和对斜盘倾角的敏感度,但是对斜盘反力的影响很小,所以合理地设计铜套能有效改善柱塞滑靴组件的受力.【期刊名称】《兰州理工大学学报》【年(卷),期】2017(043)001【总页数】7页(P45-51)【关键词】柱塞滑靴组件;铜套;斜盘反力;等效接触力;接触长度【作者】杨国来;黄昭雪;赵君;张晓丽;刘赟清【作者单位】兰州理工大学能源与动力工程学院,甘肃兰州730050;兰州理工大学温州泵阀工程研究院,浙江温州325105;兰州理工大学能源与动力工程学院,甘肃兰州730050;兰州理工大学能源与动力工程学院,甘肃兰州730050;兰州兰石能源装备工程研究院有限公司,甘肃兰州 730050;兰州兰石能源装备工程研究院有限公司,甘肃兰州 730050【正文语种】中文【中图分类】TH137轴向柱塞泵以其效率高、功率密度大、变量方便、额定压力高等特点广泛应用于工业机械、行走机械、航空及航天领域[1-3].柱塞滑靴组件是轴向柱塞泵内部的关键部件之一,国内外学者对柱塞副润滑性能、热变形、柱塞径向微观运动及摩擦副材料配对等方面展开了广泛研究[4-7].由于铜套能够满足柱塞副的很多性能要求,被广泛地应用于轴向柱塞泵中,但其对柱塞滑靴组件的受力会产生怎样的影响却鲜见报道.本文通过建立柱塞滑靴组件的动力学模型及柱塞滑靴组件与缸体孔间的接触长度模型,建立起铜套对柱塞滑靴组件受力影响的机理,利用MATLAB和AMESim仿真软件相结合的技术研究铜套对柱塞滑靴组件受力的影响.柱塞随着缸体运动时完成吸排油两个过程,且柱塞运动方向及腔内吸排油压力不一样,因此柱塞在吸排油时受力情况不同.1.1 排油过程单柱塞滑靴组件的受力分析柱塞腔内油液作用在柱塞端部的液压力为Fp,它的大小主要取决于油液的压力p: 式中:d为柱塞直径.作用在柱塞上的油液压力通过滑靴传递到斜盘,因此斜盘会有一个反力FN作用在滑靴柱塞组件上.斜盘在倾角为β时,FN可以分解为轴向力FV和径向力FT,其中 FV 主要克服液压力及摩擦力等完成排液过程,而FT的存在,会使柱塞产生倾斜,如图1所示(倾斜度被放大),从而与缸体接触端产生很大的接触应力[8].考虑到柱塞与柱塞腔的径向间隙远小于柱塞直径及柱塞在柱塞腔内的接触长度,假设在柱塞头端A处和柱塞尾端B处的接触应力线性分布,并以等效接触力FL和FR 表示,如图2所示.根据力分布三角形相似原理可得式中:Lh、Lr分别为A、B两端的接触长度.接触应力的存在会引起库伦摩擦力FW,因此式中:f为摩擦系数,其值取决于对偶材料及润滑条件.不同工况下柱塞副的润滑状况不同,可能存在混合润滑的工况,这时柱塞滑靴组件还会受到黏性摩擦力FX的作用.同时柱塞滑靴组件还受到重力FG、惯性力FI和离心力FE的作用,分别可由下面三个方程计算：FG=mg式中：m为柱塞滑靴组件的质量；R为柱塞分布圆半径；ω为泵轴转速；θ为柱塞相对外死点(ODC)转过的角位移.除此之外,为了保证滑靴在吸排油过程中紧贴在斜盘上,压缩的中心加力弹簧通过回程盘将力作用在滑靴上,所以柱塞滑靴组件还受到回程盘的轴向压力FM,滑靴在斜盘上运动时还受到阻碍滑靴运动的库伦摩擦力FS.柱塞滑靴组件的作用力如图2所示,其中部分受力在图中未标出.建立如图2所示坐标系,则可列出其沿z轴和y轴的力平衡方程和力矩平衡方程.为了简化模型,忽略了斜盘对滑靴的摩擦阻力FS和滑靴柱塞组件的离心力FE,即式中：Ln为柱塞滑靴组件质心到柱塞球头中心的距离;Lp为柱塞底端到球头中心的距离.方程(7)同时考虑了库伦摩擦和黏性摩擦.当柱塞副工作在完全润滑工况时只有黏性摩擦力;当柱塞副工作在混合润滑工况时两者都存在;当柱塞副工作在临界润滑工况时则以库伦摩擦力为主[9].可以根据实际工况选择以哪种摩擦力为主.1.2 吸油过程单柱塞滑靴组件的受力分析柱塞滑靴组件处于吸油过程时,其运动状态与排油过程正好相反,因此只是改变了某些力的大小和方向.采用与排油过程相同的假设及简化模型,则可列出其沿z轴和y 轴的力平衡方程及以柱塞球头中心为支点的力矩平衡方程：FNcos β-FM-FI-Fp+FX+FW=0FNsin β-FL-FG+FR=0联立方程(1～12)可以得到任一受力的解析解.以排油过程为例,并选择柱塞与缸体之间的摩擦以库伦摩擦为主的工况,解出如下的解析解:式中：K为结构参数.从方程(13～17)可知,斜盘反力FN和等效接触力FL、FR的大小与接触长度Lf密切相关.铜套对于柱塞滑靴组件与缸体之间的影响之一就是改变了它们之间的接触长度,所以铜套间接地改变了等效接触力和斜盘反力.图3是含有铜套和不含铜套的斜盘式轴向柱塞泵的结构示意图.铜套作为柱塞的导向衬套,它要比缸体短很多,俗称“短接触柱塞”[10].通过合理控制铜套的长度,使成本最小化,还可以改变导向套的材料以满足所需的摩擦要求,并且降低缸体柱塞孔的工艺要求,降低了加工成本.缸体柱塞孔直接作为导向衬套,接触长度更长,俗称“长接触柱塞”[10].柱塞孔的工艺要求高,加工成本高,但能减少泄漏.2.1 长接触柱塞数学模型图3a是缸体柱塞孔直接作为导向套(便于描述简称“不含铜套”),以外死点(ODC)作为基准点,柱塞与缸体间的接触长度此时最短,设为Lo,其值由下式确定:式中：Lo为最小含接长度;Lq为柱塞腔的长度;Lb为防止柱塞撞缸的预留长度;βmax为斜盘最大倾角.随着柱塞从外死点转过任一角度θ运动到A位置时,接触长度Lf可由下式确定：Lf=Lo+Ls式中：Ls为柱塞的位移.对于长接触柱塞,其接触长度随着柱塞的角位移周期性变化,且在θ=180°时达到最大值:2.2 短接触柱塞数学模型图3b是铜套作为导向套的示意图.从图中可以直观地看到,当接触长度小于铜套的长度时,接触长度随着柱塞位移的增大而增大,而当柱塞的位移和最小含接长度之和大于铜套长度时,接触长度就等于铜套长度.因此短接触柱塞的接触长度可由下式确定：式中：Lc为铜套的长度.方程组(22)表明短接触柱塞的接触长度最大值取决于铜套的长度.3.1 仿真建模基于上文对柱塞滑靴组件的受力和接触长度的分析,采用MATLAB程序编程和单柱塞AMESim建模相结合的办法分析接触长度对柱塞滑靴组件受力的影响,仿真计算流程如图4所示.柱塞滑靴组件与缸体间的接触长度和柱塞滑靴组件的作用力采用MATLAB程序编程,而柱塞腔内油液的压力变化是一个动态的过程,采用AMESim 仿真建模.对某一型号的轴向柱塞泵简化建模,建立该型号泵的单柱塞AMESim仿真模型,如图5所示.将其仿真得到的柱塞腔压力数据导入到MATLAB程序当中,便可得到柱塞滑靴组件任一时刻的作用力.该型号泵的主要参数见表1.3.2 铜套对柱塞滑靴组件受力的影响3.2.1 斜盘反力图6是柱塞泵斜盘倾角β=16°,额定压力下斜盘反力FN和接触长度Lf的曲线图.从图中可以看出,不含铜套的接触长度Lf1和含有铜套的接触长度Lf2在角位移为67°左右开始发生变化,293°左右又逐渐相等,但同一区间的不含铜套的斜盘反力FN1和含有铜套的斜盘反力FN2几乎重合,从其局部放大图中看到两者的区别很小.说明铜套对作用在柱塞滑靴组件上的斜盘反力影响很小.图7是负载压力分别为25.0、34.3、45.0 MPa下不含铜套的斜盘反力和含铜套的斜盘反力的曲线图.从图中可以看出不含铜套的斜盘反力和含有铜套的斜盘反力在不同负载压力下两者几乎重合,只是负载压力越大,斜盘反力相应地增大.图8是负载一定,斜盘倾角分别为8°、12°、16°时斜盘反力的曲线图,不同倾角下,铜套对斜盘反力几乎没有影响,即铜套对斜盘反力的影响与斜盘倾角无关.虽然不同倾角下斜盘反力稍有不同,究其原因可能是压力对斜盘倾角比较敏感,斜盘倾角不同,柱塞腔内密闭的容腔体积不同,其所产生的压力会有差别.结合图6～8可以得出：斜盘对柱塞滑靴组件的反作用力几乎不受铜套的影响,与负载压力对斜盘反力的影响相比,铜套的影响完全可以忽略.3.2.2 等效接触力图9是斜盘倾角β=16°,额定压力下柱塞头端等效接触力FL与其相应接触长度Lh 的曲线图.图9中柱塞头端等效接触力FL和接触长度Lh在A1D1段有明显的变化,在D1E1段变化很小,在A1点之前和E1点之后相等.在B1点之前,不含铜套的柱塞接触长度Lh1和含有铜套的接触长度Lh2相等,同一θ下的A1点之前,不含铜套的等效接触力FL1和含有铜套的等效接触力FL2也相等；在B1C1段,不含铜套的接触长度Lh1先增大后减小,但始终大于含铜套的接触长度Lh2,不含铜套的等效接触力FL1要比含有铜套的等效接触力FL2小.在排油区,其中不含铜套的柱塞头端等效接触力FL1随着接触长度Lh1的增加迅速降低,含有铜套的柱塞接触长度Lh2保持不变,等效接触力FL2也保持在一个稳定范围内,只是随着油液压力有一定的脉动；在吸油区,柱塞头端等效接触力随着接触长度的减小缓慢增大,不含铜套的等效接触力FL1增加的比含有铜套的等效接触力FL2快；在C1点之后柱塞接触长度相等,等效接触力相等.基于以上变化规律,可以发现作用在柱塞头端的等效接触力受油液压力p和接触长度Lh的共同影响.图9中同一接触长度下,铜套对排油区柱塞头端的影响明显大于吸油区,表明铜套对柱塞头端等效接触力的影响对油压敏感,压力越大影响越明显.铜套对等效接触力的影响是通过改变接触长度Lh实现的,当接触长度大于铜套长度后会保持不变,使得等效接触力更多的只受油压作用.图10是铜套长度分别为40、45、50 mm时作用在柱塞头端的等效接触力FL2的曲线图.从图中可以看出，Lc=40 mm时处于排油区的FL2在10.6 kN左右上下波动；Lc=45 mm时处于排油区的FL2在9.3 kN左右上下波动；Lc=50 mm时处于排油区的FL2在8.3 kN左右上下波动.说明作用在柱塞滑靴组件头端的等效接触力,其稳定值的范围与铜套的长度有关,铜套长度越短,等效接触力稳定值会更大.所以合理设计铜套的长度能有效控制作用在柱塞滑靴组件头端的等效接触力,降低等效接触力的脉动幅值,从而提高柱塞滑靴组件的使用寿命.图11是斜盘倾角β=16°,额定压力下柱塞尾端等效接触力FR与其相应接触长度Lr 的曲线图.从图中可以看出,柱塞滑靴组件尾端等效接触力变化规律和头端等效接触力相似,说明铜套对柱塞滑靴组件尾端等效接触力的影响和头端是一致的,即铜套能改变尾端等效接触力的大小,使处于排油区尾端的等效接触力稳定在一个范围内,这个稳定值与铜套长度有关.图12是斜盘倾角β分别为8°、12°、16°时柱塞头端等效接触力与接触长度的曲线图.图12中当β=16°时,处于排油区的FL1不均匀系数为0.604,FL2不均匀系数为0.255；当β=12°时FL1不均匀系数为0.453,FL2不均匀系数为0.161；当β=8°时FL1不均匀系数为0.319,FL2不均匀系数为0.113.这些数据表明,在排油区不含铜套的等效接触力FL1受斜盘倾角影响很大,β越大,脉动越大；含有铜套的等效接触力FL2同样也受β的影响,但相比FL1,同一β下,脉动值大大降低.这说明铜套降低了等效接触力对斜盘倾角的敏感度,究其原因是铜套改变了接触长度的变化规律.图12a中处于排油区的Lh1随着θ的增大而增大,且β越大,Lh1增大的梯度越大,因此FL1脉动值大；图12b中处于排油区的Lh2受Lc影响先增大后保持不变,且Lh2的最大值不受β影响而是由Lc决定,因此FL2脉动值小；当Lh2保持不变时,等效接触力更多的只受到压力的影响,倾角越小,压力越小,因此等效接触力也越小.图13是斜盘倾角β分别为8°、12°、16°时作用在柱塞滑靴组件尾端的等效接触力与接触长度的曲线图,从图中可以看出,铜套对其的影响和头端等效接触力是一样的.综合以上铜套对作用在柱塞滑靴组件等效接触力的分析,可以得出铜套对等效接触力影响很大,它能使处于排油区时的等效接触力稳定在一定范围内,这个稳定值与铜套的长度和斜盘倾角有关；合理设计铜套的长度能有效降低等效接触力的脉动值以及等效接触力对斜盘倾角的敏感度,改善柱塞滑靴组件的受力,从而提高泵的使用寿命.1) 铜套对作用在柱塞滑靴组件上的斜盘反作用力影响很小,相比油液压力对斜盘反力的影响,铜套的影响可以忽略.2) 铜套对作用在柱塞两端的等效接触力影响很大,这种影响主要发生在排油区,并且是由铜套通过改变柱塞副接触长度的变化规律引起的.3) 铜套作为衬套时,处于排油区的等效接触力稳定在一定的范围内,其稳定值与铜套的长度和斜盘倾角有关.铜套长度越短,斜盘倾角越大,等效接触力稳定值越大.4) 相比缸体直接作为衬套,铜套能有效降低等效接触力的脉动和对斜盘倾角的敏感度.所以铜套作为柱塞副的衬套,不仅能提高柱塞副的耐磨性能,还可以改善作用在柱塞滑靴组件上的等效接触力,提高柱塞滑靴组件的使用寿命.【相关文献】[1] 路甬祥.液压气动技术的进展 [J].国际学术动态,1994(3):64-68.[2] 王益群,张伟.流体传动及控制技术的评述 [J].机械工程学报,2003,39(10):95-99.[3] 成俊兰,吴晓明.21世纪的液压技术发展展望 [J].通用机械,2003(3):13-14.[4] MURRENHOFF S G H.Simulation of the lubricating film between contoured piston and cylinder [J].International Journal of Fluid Power,2010,11(2):15-24.[5] PELOSI M,ICANTYSYNOVA M.Heat transfer and thermal elastic deformation analysis on the piston/cylinder interface of axial piston machines [J].Journal ofTribology,2012,134(4):119-128.[6] XU Bing,ZHANG J,YANG H,et al.Investigation on the radial micro-motion about piston of axial piston pump [J].Chinese Journal of Mechanical Engineering,2013,26(2):325-333.[7] PELOSI M.An investigation of the fluid-structure interaction of piston/cylinder interface[D].West Lafayette:Purdue University,2012.[8] 李壮云.液压元件与系统 [M].3版.北京:机械工业出版社,2012.[9] 许耀明.油膜理论与液压泵和马达的摩擦副设计 [M].北京:机械工业出版社,1987.[10] IVANTYSYN J,IVANTYSYNOVA M.Hydrostatic pumps and motors [M].NewDelhi:Akademia Books International,2001.。
Vol. 55 No. 5May2021第55卷第5期2021年5月西安交通大学学报JOURNAL OF XI'AN JIAOTONG UNIVERSITY径向流体支点可倾瓦轴承润滑特性分析王晓红S 常山S 裴世源"#.中国船舶集团有限公司第703研究所,150036,哈尔滨；2.西安交通大学现代设计及转子轴承系统教育部重点实验室，710049,西安）摘要：针对径向流体支点可倾瓦轴承结构复杂、瓦块浮动状态难以预测的问题，提出了内层动压油 膜和外层静压油膜相互耦合的润滑分析模型与求解方法％对比分析了不同工况下传统固定瓦轴 承、机械支点可倾瓦轴承和流体支点可倾瓦轴承的润滑特性，发现流体支点可倾瓦轴承的膜厚、膜 压、膜温等关键静特性参数均优于传统固定瓦轴承和机械支点可倾瓦轴承；直接刚度和直接阻尼等动特性参数高于传统轴承约一个数量级，故其可显著提升轴承安全性和转子系统的稳定性；在某些工况下瓦块存在两个平衡状态，可能导致瓦块浮动状态和轴承润滑性能发生突变％研究结果可为设计高可靠性流体支点可倾瓦轴承提供一定的参考％关键词：流体支点可倾瓦轴承；润滑理论；动静压耦合；浮动状态中图分类号：TH133. 31 文献标志码：ADOI ： 10. 7652/xjtuxb202105008 文章编号：0253-987X （2021）05-0065-08Analysis on Lubrication Performance of Fluid PivotTilting Pad Journal BearingsOSID 码WANG Xiaohong 1, CHANG Shan 1, PEI Shiyuan 2(1.No.703ResearchInstituteofChinaStateShipbuildingCorporationLimited &Harbin150036&China '2.KeyLaboratory of Education Ministry for Modern Design and Rotor-Bearing System, Xi'an Jiaotong University , Xi'an 710049, China)Abstract ： Tosolvetheproblem of pads floating state prediction of the fluid pivot tilting padjournal bearing & a lubrication analysis model considering the coupling effects of innerhydrodynamicfilm and outer hydrostatic film wasproposed.Thelubricationcharacteristicsoftraditionalfixed pad bearing , mechanicalpivottilting pad bearing and fluid pivottilting pad bearing under di f erent working conditions were compared. The results show that static characteristicsofthefluidpivottiltingpadbearing , suchasthefilmthickness ,filmpressureandfilmtemperature , are be t er than that of the traditional fixed pad and tilting pad bearings. Moreover , the direct sti f ness and damping are about an orderof magnitude higher than the traditionalbearings.Therefore , fluid pivottilting pad bearing can significantlyimprovethebearing safety and the stability of rotor system. However , pads may suffer two equilibrium states under certain working conditionF &which wi l reFultinunFtableworkingFtateandFuddenchangeofbearingperformance.ThiFwork mayprovidereferencefordeFigningthefluidpivottiltingpad journalbearingF.Keywords ： fluidpivottilting-padbearing 'lubricationtheory 'preFFurecoupling 'floatingFtate收稿日期：2020-12-12o 作者简介：王晓红（1983—）,女，高级工程师；裴世源（通信作者），男，副研究员。
海水润滑滑靴副的仿生凹坑表面动压润滑性能仿真研究梁瑛娜;高殿荣【摘要】为探寻仿生非光滑表面在高压海水轴向柱塞泵滑靴副上的应用效果,将不同形状凹坑布置在斜盘表面,采用CFD方法对非光滑表面滑靴副全水动压润滑模型进行数值模拟,通过分析水膜上表面的压力分布、凹坑纵截面的速度分布,探寻仿生凹坑的动压润滑机理及凹坑几何参数对承载特性的影响规律.研究结果表明:水膜上表面最大正静压位于凹坑前缘,最小负静压位于凹坑中心;最大动压位于凹坑上方,且随凹坑分布圆半径的增大而明显增大;总压承载力主要来自于动压的贡献,4种凹坑承载力由大到小依次为F球＞F圆柱＞F柱锥＞F圆锥;承载力随凹坑面积率的增大而增大,摩擦系数随凹坑面积率的增大而减小,且深径比越大,这种增大或减小的趋势越明显.【期刊名称】《燕山大学学报》【年(卷),期】2016(040)003【总页数】6页(P213-218)【关键词】滑靴副;仿生凹坑;水润滑;承载特性;深径比;面积率【作者】梁瑛娜;高殿荣【作者单位】燕山大学机械工程学院,河北秦皇岛066004;燕山大学里仁学院,河北秦皇岛066004;燕山大学机械工程学院,河北秦皇岛066004【正文语种】中文【中图分类】TH322采用海水代替液压油作为高压轴向柱塞泵的工作介质，具有洁净、安全、经济等特点，是未来发展的方向。
然而海水的腐蚀性强、黏度低，极容易使泵的关键摩擦副之一——滑靴副出现腐蚀、磨损等问题。
大量的摩擦副配对材料试验研究表明，采用耐腐抗磨和具有自润滑性能的工程材料及表面处理技术，可大大降低滑靴副的受腐蚀程度、延长使用寿命［1-8］。
另一方面，由于海水黏度仅为液压油的几十分之一，传统的静压支承设计势必会增加泵的泄漏量。
因此，在保证泵的容积效率的前提下，如何使滑靴副处于优异的润滑、抗磨状态，成为高压海水轴向柱塞泵发展亟待解决的问题。
采用仿生非光滑表面改善摩擦副摩擦磨损状况的设计思想起源于20世纪60年代，Hamilton等［9］提出利用表面凸起来产生额外的动压润滑效果。
第３５卷第２期中国机械工程V o l ．３５㊀N o ．２２０２４年２月C H I N A M E C HA N I C A LE N G I N E E R I N Gp p．２２９Ｇ２３５水压泵柱塞密封性能实验装置的设计罗龙君１㊀贺小峰２㊀刘㊀珣２㊀张洽璇２㊀黄贺文２１．华中科技大学工程实践创新中心,武汉,４３００７４２．华中科技大学机械科学与工程学院,武汉,４３００７４摘要:为解决油水分离式柱塞泵的柱塞与缸套的密封可靠性及选型设计问题,研制了模拟水压柱塞泵实际运行工况的柱塞密封性能实验装置及其加载系统,并对实验装置进行了动平衡设计.在建立实验装置加载系统的仿真模型后,通过仿真对比确定了合理的加载方式.该实验装置的加载实验和稳定性实验表明,实验装置运行稳定可靠,且容积效率在合理范围内.关键词:柱塞密封;水压柱塞泵;加载系统;实验装置中图分类号:T P １３７．９D O I :１０．３９６９/j ．i s s n ．１００４ １３２X．２０２４．０２．００６开放科学(资源服务)标识码(O S I D ):D e s i g no fE x p e r i m e n t a lD e v i c e f o r S e a l i n g P e r f o r m a n c e o fH yd r a u l i c P u m p P l u n ge r s L U O L o n g j u n １㊀H EX i a of e ng ２㊀LI U X u n ２㊀Z H A N G Q i a x u a n ２㊀HU A N G H e w e n ２１．E n g i n e e r i n g P r a c t i c e I n n o v a t i o nC e n t e r ,H u a z h o n g U n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n dT e c h n o l o g y,W u h a n ,４３００７４２．S c h o o l o fM e c h a n i c a l S c i e n c e a n dE n g i n e e r i n g ,H u a z h o n g U n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n dT e c h n o l o g y ,W u h a n ,４３００７４A b s t r a c t :I n o r d e r t o s o l v e t h e s e a l i n g r e l i a b i l i t y a n d s e l e c t i v e d e s i g n p r o b l e m s o f t h e p l u n ge r s a n d c y l i n d e r l i n e r s of o i l Ｇw a t e r s e p a r a t e d p l u ng e r p u m p ,a p l u n g e r s e a l i n gp e r f o r m a n c ee x pe r i m e n t a l d e Ｇv i c e a n d t h e l o a d i n g s y s t e m w e r e d e v e l o p e d t o s i m u l a t e t h e a c t u a l o p e r a t i n g c o n d i t i o n s of t h e h yd r a u l i c p l u n ge r p u m p ,a n d t h e d y n a m i c b a l a n c e d e s i g nof t h e e x pe r i m e n t a l d e v i c ew a s c a r r i e do u t ．T h e s i m u Ｇl a t i o nm o d e l of t h e l o a d i ng s y s t e mf o r th e e x pe r i m e n t a l d e v i c ew a s e s t a b l i s h e d ,a n d t h e n a r e a s o n a b l e l o a d i n g m e t h o dw a s d e t e r m i n e d t h r o u g h s i m u l a t i o n a n d c o m p a r i s o n ．T h e l o a d i n g t e s t a n d s t a b i l i t yt e s t o f t h e e x p e r i m e n t a l d e v i c es h o wt h a t t h eo p e r a t i o no f t h ee x pe r i m e n t a l d e v i c e i s s t a b l ea n dr e l i a b l e ,a n d t h e v o l u m e t r i c ef f i c i e n c y i sw i t h i na r e a s o n a b l e r a n ge ．K e y wo r d s :p l u n g e r s e a l ;h y d r a u l i c p l u n g e r p u m p ;l o a d i n g s y s t e m ;e x p e r i m e n t a l d e v i c e 收稿日期:２０２３０８１５基金项目:华中科技大学２０２３年教学研究项目(２０２３１５２)０㊀引言水作为液压介质具有安全㊁环保的优点,但低黏度使其润滑性较差[１Ｇ３].油水分离式水压柱塞泵以油润滑㊁以水为液压介质,结合了二者的优势[４Ｇ５].柱塞副密封性能是此类泵的关键,直接关系到泵的容积效率㊁工作可靠性及使用寿命.柱塞做往复运动并承受一定径向力,这使柱塞副动密封尤为困难.针对此类往复动密封问题,各国学者开展了相应研究.N I K A S 等[６]设计了利用高速摄像机直接观察往复运动密封圈油膜的实验台,实验时摄像机伸入透明的空心活塞杆,对活塞杆两侧所布置的密封圈的磨损㊁油膜的产生与破灭等现象进行动态观测.王世强[７]通过分析液压往复密封的工作过程,设计了一款往复密封的实验装置,并研究了数据采集技术㊁控制技术㊁结构设计等液压往复密封件实验装置的关键技术.王军[８]利用高水基柱塞泵的往复密封数值计算模型,分析了密封元件的安装预压缩量㊁流体密封压力等多种因素对高水基柱塞泵密封组件的往复密封与润滑性能的影响.王冰清[９]设计了液压往复密封实验台,建立了O 形圈的等温软弹流润滑模型㊁热弹流混合润滑模型㊁瞬态热弹流混合润滑模型,利用液压往复实验台验证了所建立的润滑模型的正确性.从以上往复密封实验装置来看,研究的均是单一介质下往复动密封问题,并且大部分实验工作载荷小㊁转速低,受力工况与柱塞泵的实际工况有很大差别.针对油水分离式柱塞泵密封性能的研究尚不多见,因此本文设计了能模拟油水分离式水压柱塞泵中的柱塞副运动和受力工况的实验装置,选择合适的加载模式对实验系统进行加载,９２２并通过实验对实验装置的性能进行了验证.１㊀实验装置的结构方案为模拟柱塞泵实际工况,确定实验装置的基本设计参数如下:最高工作转速１５００r/m i n,额定工作压力１０M P a,理论流量７８．３L/m i n(额定转速９８５r/m i n时).柱塞泵为往复式容积泵,其工作端具有循环往复的特点.综合现有的轴向柱塞泵㊁径向柱塞泵等主流柱塞泵的结构[１０Ｇ１２],动力端机构选用曲柄滑块机构.由于曲柄滑块机构的工作特点,实验装置工作过程中,连杆会有小幅摆动角度,从而在柱塞上产生径向载荷.本实验装置中的柱塞设计为柱塞体和陶瓷柱塞的组合结构,柱塞体的左端设计有辅助支撑,以减小陶瓷柱塞两端的主导向滑动轴承所受的径向载荷,实验装置主体结构如图１所示.㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀(a)主体结构图㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀(b)密封组件局部放大图１．偏心轴㊀２．通端轴承座㊀３．箱体㊀４．配重块㊀５．闷端轴承座㊀６．圆柱滚子轴承㊀７．圆柱滚子轴承㊀８．连杆㊀９．柱销㊀１０．柱塞组件１１．吸入阀组件㊀１２．进水口㊀１３．出水口㊀１４．压出阀组件㊀１５．阀体㊀１６．缸体㊀１７．缸套㊀１８．密封组件㊀１９．油侧密封圈２０．油侧密封座㊀２１．水侧密封座㊀２２．水侧密封座㊀２３．水侧密封圈㊀２４．水侧密封圈㊀２５．泄水套㊀２６．油侧密封圈图１㊀水压泵柱塞密封性能实验装置F i g．１㊀E x p e r i m e n t a l d e v i c e f o r s e a l i n gp e r f o r m a n c e o f h y d r a u l i c p u m pp l u n g e r㊀㊀现有的实验装置[７Ｇ９]一般在往复运动的柱塞处设置恒定的高压或低压,让柱塞在稳定压力下工作,以测试柱塞密封组件的密封性能,没有完全模拟柱塞的实际工作状态,得出的实验结果和实际情况有差别.本实验装置在设计时参照传统水液压泵的设计结构,在柱塞出口处设计了配流阀(包括吸入阀和压出阀),模拟柱塞在水压泵工作时始终处于高低压变换的实际工况,从而对柱塞密封组件的密封性能进行实验.图１a中,偏心轴由三相异步电机驱动,圆柱滚子轴承和连杆装配在偏心轴上,连杆的末端通过柱销与柱塞组件连接,柱塞组件与缸体㊁缸套的柱塞孔构成大小可变的工作容腔,吸入阀组件和压出阀组件安装在阀体上,构成实验装置的配流机构.偏心轴通过旋转带动连杆摆动,实现柱塞组件的往复运动.柱塞组件在缩回行程中,工作容腔增大,产生负压,压出阀组件关闭,吸入阀组件打开,实验装置吸水.柱塞组件在伸出行程中,工作容腔减小,产生高压,压出阀组件打开,吸入阀组件关闭,实验装置排水.偏心轴旋转一周,柱塞组件在工作容腔内完成一次吸水和压水过程.密封组件采用油水分离的密封结构,如图１b 所示,油侧装配了密封座㊁密封圈㊁泄水套,泄漏的工作介质可经泄水口排出.油侧密封圈主要用于防止油液在柱塞往复运动的影响下进入水侧.同样,在水侧装配了密封座及密封圈,以减少柱塞腔内液体在柱塞在工作过程中的泄漏.实验装置应能适应多种尺寸的柱塞及不同结构密封圈的实验,因此安装密封组件的油侧和水侧密封座均有结构冗余,使其在不更换缸套㊁缸体等较大零部件的情况下,只需要改变密封座的结构尺寸(以适应柱塞与密封圈)就可以完成实验.同时,密封座设计成油侧㊁水侧分开的密封结构,扩大了实验装置的应用范围,更符合油水分离式水压柱塞泵的工作特点.２㊀实验装置动平衡设计与仿真分析实验装置动力端的偏心轴旋转时,除了质心与回转中心重合的构件外,其余运动构件都会产生惯性力.不平衡惯性力在运动中引起的额外载荷集中在２个圆柱滚子轴承N J２１１E上,加剧轴承的磨损,且惯性力的不断变化会加剧实验装置的振动.因此,需借助A D AM S软件对实验装置进行动力学分析,通过动平衡设计尽量消除惯性力的影响,以减小磨损㊁振动,提高机械效率及装置的稳定性.图２所示为实验装置的动力学仿真模型,空０３２中国机械工程第３５卷第２期２０２４年２月载情况下,动力端的惯性力主要作用在两侧的圆柱滚子轴承上.因此,在A D AM S 中主要观察２个轴承的受力情况.图２㊀实验装置动力学仿真模型F i g ．２㊀D yn a m i c s i m u l a t i o nm o d e l o f t e s t d e v i c e 图３所示为最高转速１５００r /m i n㊁空载条件下的主轴两端轴承的受力仿真曲线,可以看出,动力端两侧轴承所受惯性力在４０００~５５００N 之间,轴承承受的不平衡惯性力较大,不利于装置的稳定运行,影响实验的结果,因此需对动力端进行动平衡设计.图３㊀动平衡前后的轴承受力F i g ．３㊀B e a r i n g l o a db e f o r e a n da f t e r d yn a m i c b a l a n c e 动平衡设计采用加装配重块的方式实现惯性力的部分平衡.为使两侧轴承受力均匀,在偏心轴两侧对称安装配重块,通过不断优化配重块的质量与偏心距,调整两侧轴承的受力,使其尽可能的小.如图３所示,动平衡后,轴承受力为５００~１２００N ,与动平衡前相比,轴承所受不平衡力减小了８０％左右,大大延长了轴承的使用寿命㊁提高了实验装置的工作稳定性.３㊀实验系统仿真分析对采用单个柱塞的水压泵而言,需要在泵出口选择合适的加载方案,以减小流量脉动和压力脉动引起的冲击振动和噪声对实验过程及设备安全造成的影响.目前,液压实验系统常用的加载方式主要有两种:①节流阀加载,即通过调节节流阀开度加载到指定压力;②溢流阀加载,即利用溢流阀的定压溢流功能实现加载[１３Ｇ１５].对于存在较大压力脉动㊁流量脉动的液压系统,还需加入蓄能器来吸收脉动.蓄能器有不同的体积型号,因此对６种体积(０．６３L ㊁１．６L ㊁２．５L ㊁４L ㊁６．３L ㊁１０L )的囊式蓄能器A 型(符合标准J B /T７０３５Ｇ１)进行仿真,结果如图４所示.随着蓄能器体积的增大,压力脉动率从５．０９％逐渐减小到０．６７％,可知蓄能器体积越大,对压力脉动的减弱效果越明显,因此试验应尽量选用体积大的蓄能器.随着蓄能器体积的增大,流量脉动率从１４．４７％逐渐减小到１．８９％,可知大容量蓄能器有助于减小流量脉动,且效果明显,但蓄能器体积到达２．５L 后,减弱效果不显著.结合现有实验条件并考虑经济性,系统采用２个初始体积０．８L 的蓄能器.图４㊀系统压力、流量脉动率随蓄能器体积的变化F i g ．４㊀T h e s ys t e m p r e s s u r e a n d f l o w p u l s a t i o n r a t e c h a n gew i t h t h e a c c u m u l a t o r v o l u m e 本文对加载系统设计了３种方案,运用AM E S I M 液压仿真分析软件建立仿真模型并进行对比分析,３种方案的电机转速为９８５r /m i n ,工作压力为１０M P a .仿真步长为０．１m s ,仿真时间为１０s .电机选用变频电机,实验时变频电机转速通过变频器调节.３．１㊀采用节流阀加载的实验系统仿真采用节流阀加载的实验系统如图５所示,电机驱动单柱塞泵(主要由曲柄连杆㊁柱塞缸㊁压出阀㊁吸入阀等组成).在泵出口设置２个蓄能器来减小泵的压力脉动,泵的工作压力由节流阀调节.压力表和涡轮流量传感器分别用于测量泵出口的压力和流量.水箱温度采用温度计测量.安全阀对系统起安全保护作用.根据实验系统原理图(图５)建立仿真模型,如图６所示,在实验装置模型的基础上增加了蓄能器㊁节流阀㊁流量计模型.仿真时,通过调整节流孔直径来调节泵出口的工作压力.图７所示为泵的出口压力和流量变化曲线.系统稳定时,泵出口的最高㊁最低压力分别为１０．１４M P a 和９．９３M P a,压力脉动率为２．０９％;最大流量㊁最小流量分别为７７．６６L /m i n 和７６．８３L /m i n ,流量脉动率为１．０７％.１３２ 水压泵柱塞密封性能实验装置的设计罗龙君㊀贺小峰㊀刘㊀珣等１．电机㊀２．曲柄连杆㊀３．柱塞缸㊀４．压出阀㊀５．吸入阀６．压力表㊀７．节流阀㊀８．流量传感器㊀９．过滤器１０．温度计㊀１１．水箱㊀１２．安全阀㊀１３．囊式蓄能器图５㊀采用节流阀加载的实验系统原理图F i g ．５㊀S c h e m a t i c d i a g r a mo f t h e t e s t s y s t e ml o a d i n gb yt h r o t t l e v a l ve 图６㊀采用节流阀加载的实验系统仿真模型F i g ．６㊀S i m u l a t i o nm o d e l of e x p e r i m e n t a l s ys t e m w i t h t h r o t t l e v a l v e l o a d i ng图７㊀采用节流阀加载时泵出口的压力和流量仿真曲线F i g．７㊀S i m u l a t i o n c u r v e s o f t h e o u t l e t p r e s s u r e a n d t h e f l o wr a t e o f t h e p u m p l o a d i n g b yt h r o t t l e ３．２㊀采用溢流阀加载的实验系统仿真采用溢流阀加载时,仅将图５中的节流阀更换为溢流阀(根据实验室现有的实物结构参数设计的模型)即可得到仿真模型,如图８所示.通过调节溢流阀弹簧的预压缩量来调定系统压力.图９所示为工作压力１０M P a 时,泵出口图８㊀采用溢流阀加载的实验系统仿真模型F i g ．８㊀S i m u l a t i o nm o d e l o f e x p e r i m e n t a l s ys t e m w i t h o v e r f l o wv a l v e l o a d i n g的压力㊁流量变化曲线.系统稳定时,最大压力为１０．１５M P a ,最小压力为９．９５M P a,压力脉动率为１．９９％;最大流量为８４．９４L /m i n ,最小流量为６９．９L /m i n ,流量脉动率为１９．４３％.与采用节流阀加载的方式相比,采用溢流阀时,系统压力脉动略有降低,而流量脉动率大大高于节流阀模式,其原因是溢流阀定压工作的模式能使系统压力更加稳定,而溢流阀阀芯开度在工作过程中的波动及溢流量的变化会增大泵的瞬时最大流量㊁减小瞬时最小流量,使流量脉动加剧.图９㊀采用溢流阀加载时泵出口的压力和流量仿真曲线F i g．９㊀S i m u l a t i o n c u r v e s o f t h e o u t l e t p r e s s u r e a n d t h e f l o wr a t e o f t h e p u m p l o a d i n g b y re l i ef v a l v e ３．３㊀采用溢流阀与节流孔加载的实验系统仿真与图８相比,采用溢流阀与节流孔加载的方案在溢流阀入口前串联了一个直径１mm 的节流孔板,其余模型结构和参数不变.图１０所示为工作压力１０M P a 时泵出口的压力和流量变化曲线.系统稳定后,泵的最高㊁最低压力分别为１０．１８M P a 和９．９７M P a ,压力脉动率为２．０８％;最大流量㊁最小流量分别为８１．２９L /m i n 和７３．５３L /m i n ,流量脉动率为１０．０２％.３．４㊀仿真结果对比分析为便于对比分析,对以上３种加载方案的仿２３２ 中国机械工程第３５卷第２期２０２４年２月图１０㊀采用溢流阀和节流孔加载时泵出口压力和流量仿真曲线F i g．１０㊀S i m u l a t i o n c u r v e s o f t h e o u t l e t p r e s s u r e a n d t h e f l o wr a t e o f t h e p u m p l o a d i n g b y r e l i e f v a l v e a n do r i f i c e 真结果进行汇总,如表１所示.３种加载方案的压力脉动率差别很小.采用节流阀加载时,泵出口的流量脉动最小.在溢流阀前加装节流孔板可使泵出口的流量脉动由未加装时的１９．４３％降至１０．０２％,其原因是:①在溢流阀入口增加节流孔板相当于在溢流阀阀芯之前设置阻尼容腔,增加了阀芯的运动阻尼,减小了阀芯开度的波动;②增加节流孔板后,溢流阀的工作压力降低,阀芯开度增加,阀芯开度波动时引起的流量变化减小,使实验系统的流量脉动减小.表１㊀三种加载方案的压力脉动率和流量脉动率仿真结果T a b．１㊀S s i m u l a t i o n r e s u l t s o f p r e s s u r e p u l s a t i o n r a t ea n d f l o w p u l s a t i o n r a t e f o r t h r e e l o a d i n g s c h e m e s％加载方案压力脉动率流量脉动率节流阀加载２．０９１．０７溢流阀加载１．９９１９．４３溢流阀与节流孔加载２．０８１０．０２㊀㊀已有合适的溢流阀可直接使用,因此将溢流阀前加节流孔板的方式作为实验系统的加载方案.４㊀实验结果与分析根据仿真结果及实验系统原理图,在实验室搭建了实验装置,如图１１所示.首先进行压力加载实验,在系统运行正常,电机转速稳定为９８５r/m i n时,将开关阀关闭,溢流阀开启,并按压力３,４,５,６,７,８,９,１０M P a依次给实验装置加载,每种开启压力下加载３０m i n,记录泵出口压力及流量,如表２所示.电机转速设定为９８５r/m i n 时,实验装置的理论流量为７８．３L/m in.随着加载压力的不断升高,实验装置流量下降,容积效率由８９．６％下降至８２．９％,流量衰减较小.与一般的水压泵相比,该实验装置的容积效率偏低,其原因是:①装置需要针对不同结构尺寸的密封件进行实验,其结构不能过于紧凑;②该单柱塞泵的转速较高㊁流量较大,使配流阀的惯性较大,在高转速下易产生运动滞后,影响输出流量,但其容积效率在合理范围内.(a)试验装置㊁管路加载系统整体㊀㊀(b)加载系统部分㊀㊀㊀㊀㊀(c)实验装置部分图１１㊀实验系统现场实物图F i g．１１㊀P h y s i c a l d i a g r a mo f t h e e x p e r i m e n t a l s y s t e m表２㊀实验装置在不同加载压力下的流量和容积效率T a b．２㊀F l o wr a t e a n d v o l u m e t r i c e f f i c i e n c y o f t h ed e x p e r i m e n t a l d e v i c e u n d e r d i f f e r e n t l o a d i n gp r e s s u r e s压力(M P a)流量(L/m i n)容积效率(％)３７０．１９８９．６４７０．０３８９．４５６９．２１８８．４６６８．６４８７．７７６７．９１８６．７８６６．８４８５．４９６５．５１８３．７１０６４．８９８２．９㊀㊀电机转速稳定为９８５r/m i n㊁泵出口压力１０M P a条件下对实验装置进行稳定性实验.实验用密封圈组合如下:油侧密封圈为两道２型特康埃落特密封,埃落特密封安装朝向油侧;水侧密封圈为两道特康格莱圈,格莱圈密封安装朝向水侧.１８h的稳定性实验中,每隔１h记录一次流量,如图１２所示,流量最大值㊁最小值为７２．６７L/m i n 和６４．３８L/m i n,流量脉动率为１１．９６％,比仿真值１０．０２％略大,对应的容积效率最大值㊁最小值为９２．８％和８２．３％,比仿真时的最小容积效率图１２㊀泵出口流量随时间变化曲线F i g．１２㊀O u t l e t f l o wc u r v e o f t h e p u m p v a r y i n g w i t h t i m e３３２水压泵柱塞密封性能实验装置的设计 罗龙君㊀贺小峰㊀刘㊀珣等９３．９％略小,但容积效率保持在合理范围内.５㊀结论针对油水分离式水压柱塞泵柱塞密封件的密封性能,设计并制造出模拟实际工况的柱塞密封实验装置,通过A D AM S仿真软件对装置进行了动平衡设计和仿真.利用AM E S I M仿真软件对实验加载系统方案进行仿真分析,将溢流阀前加装节流孔板的方式作为实验系统的加载方案.根据加载方案搭建了实验装置,并进行了４h的加载实验和１８h的稳定性实验.实验证明装置设计可靠,容积效率稳定且在合理范围.参考文献:[１]㊀聂松林,尹方龙．水液压柱塞泵的研究进展及展望[J]．液压与气动,２０１５(１):１Ｇ７．N I ES o n g l i n,Y I NF a n g l o n g．P r o g r e s s a n dP r o s p e c to fW a t e rH y d r a u l i cP i s t o nP u m p[J]．C h i n e s e H yＧd r a u l i c s&P ne u m a t i c s,２０１５(１):１Ｇ７．[２]㊀杨华勇,周华．水液压技术研究新进展[J]．液压与气动,２０１３(２):１Ｇ６．Y A N G H u a y o n g,Z HO U H u a．N e w A c h i e v e m e n t si n W a t e r H y d r a u l i c s[J]．C h i n e s e H y d r a u l i c s&P n e u m a t i c s,２０１３(２):１Ｇ６．[３]㊀郭明,聂松林,纪辉,等．海水液压柱塞泵中新型滑盘副的设计及其润滑特性研究[J]．中国机械工程,２０２２,３３(２４):２９４２Ｇ２９５２．G U O M i n g,N I ES o n g l i n,J IH u i,e t a l．D e s i g n a n dL u b r i c a t i o n C h a r a c t e r i s t i c s o f a N e w I n t e g r a t e dS l i p p e rS w a s h p a l t e I n t e r f a c e i nS e a w a t e rH y d r a u l i c sP i s t o nP u m p s[J]．C h i n a M e c h a n i c a lE n g i n e e r i n g,２０２２,３３(２４):２９４２Ｇ２９５２．[４]㊀王小兰．新型水压变量泵的设计与特性研究[D]．成都:西南交通大学,２０１７．WA N G X i a o l a n．D e s i g na n dP r o p e r t y S t u d y o fN e wW a t e r H y d r a u l i c s V a r i a b l e P u m p[D]．C h e n g d u:S o u t h w e s t J i a o t o n g U n i v e r s i t y,２０１７．[５]㊀汤振宇．油水分离阀配流水压柱塞泵的热力学研究[D]．武汉:华中科技大学,２０１５．T A N G Z h e n y u．T h e r m o d y n a m i c R e s e a r c h o nt h eO i lＧw a t e rS e p a r a t i o n A x i a lP i s t o nP u m p w i t hP o r tV a l v e s[D]．W u h a n:H u a z h o n g U n i v e r s i t y o f S c i e n c ea n dT e c h n o l o g y,２０１７．[６]㊀N I K A SG K,A L MO N DR V,B U R R I D G E G．E xＧp e r i m e n t a l S t u d y o f L e a k a g e a n dF r i c t i o n o fR e c t a nＧg u l a r,E l a s t o m e r i c H y d r a u l i cS e a l sf o r R e c i p r o c aＧt i n g M o t i o nf r o m－５４t o＋１３５ħa n dP r e s s u r e sf r o m３．４t o３４．５M P a[J]．T r i b o l og y T r a n s a c t i o n s,２０１４,５７(５):８４６Ｇ８６５．[７]㊀王世强．基于液压试验平台的液压往复密封技术研究[D]．天津:天津科技大学,２０１６．WA N GS h i q i a n g．T h eR e c i p r o c a t i n g H y d r a u l i cS e a lT e c h n o l o g y R e s e a r c h B a s e d o n H y d r a u l i c T e s tB e n c h[D]．T i a n j i n:T i a n j i n U n i v e r s i t y o fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y,２０１６．[８]㊀王军．高水基径向柱塞泵往复密封摩擦副润滑与密封性能研究[D]．太原:太原理工大学,２０２１．WA N GJ u n．R e s e a r c ho nt h eL u b r i c a t i o na n dS e a lＧi n g P e r f o r m a n c eo f R e c i p r o c a t i n g s e a l so n R a d i a lH y d r a u l i cP i s t o nP u m p w i t hH i g hW a t e rＧb a s e dL i qＧu i d[D]．T a i y u a n:T a i y u a n U n i v e r s i t y o fT e c h n o l oＧg y,２０２１．[９]㊀王冰清．液压直线往复密封软弹流润滑理论与实验研究[D]．杭州:浙江工业大学,２０１９．WA N G B i n g q i n g．T h e o r e t i c a l a n d E x p e r i m e n t a lS t u d y o n S o f t E l a s t o h y d r o d y n a m i c L u b r i c a t i o n o fH y d r a u l i c L i n e a r R e c i p r o c a t i n g S e a l s[D]．H a n gＧz h o u:Z h e j i a n g U n i v e r s i t y o fT e c h n o l o g y,２０１９．[１０]㊀聂松林,李硕,尹方龙,等．水液压泵柱塞套变形特性的流固耦合研究[J]．中国机械工程,２０２０,３１(１０):１１３５Ｇ１１４１．N I ES o n g l i n,L IS h u o,Y I N F a n g l o n g．S t u d y o nF l u i dＧs o l i dC o u p l i n g o f D e f o r m a t i o nC h a r a c t e r i s t i c so f P i s t o nB u s h i nW a t e rH y d r a u l i cP u m p s[J]．C h iＧn a M e c h a n i c a lE n g i n e e r i n g,２０２０,３１(１０):１１３５Ｇ１１４１．[１１]㊀张翔宇,许顺海,王少萍,等．轴向柱塞泵球面配流副可靠性评估[J]．机床与液压,２０２３,５１(１８):１８３Ｇ１９１．Z HA N GX a n g y u,X US h u n h a i,WA N GS h a o p i n g,e t a l．R e l i a b i l i t y E v a l u a t i o nof S p h e r i c a lV a l v eP a i ri nA x i a lP i s t o n P u m p[J]．M a c h i n e T o o l&H yＧd r a u l i c s,２０２３,５１(１８):１８３Ｇ１９１．[１２]㊀朱海英,闫慧兰,倪冰,等．对置式大排量往复注水泵的研制与应用[J]．中国石油和化工标准与质量,２０２０,４０(２４):１２２Ｇ１２５．Z HU H a i y i n g,Y A N H u i l a n,N IB i n g,e t a l．D eＧv e l o p m e n t a n dA p p l i c a t i o no fO p p o s e dL a r g eD i sＧp l a c e m e n tR e c i p r o c a t i n g W a t e r I n j e c t i o nP u m p[J]．C h i n aP e t r o l e u ma n dC h e m i c a l S t a n d a r d a n dQ u a l iＧt y,２０２０,４０(２４):１２２Ｇ１２５,１２８．[１３]㊀赵俊东,郑瑶,张宁,等．基于AM E S i m的液压加载系统故障仿真研究[J]．工程与试验,２０２０,６０(２):２８Ｇ３０．Z HA OJ u n d o n g,Z H E N G Y a o,Z HA N G N i n g,e ta l．R e s e a r c h o n F a u l t S i m u l a t i o n o f H y d r a u l i cL o a d i n g S y s t e m B a s e do nAM E S i m[J]．E n g i n e e rＧi n g&T e s t,２０２０,６０(２):２８Ｇ３０．[１４]㊀雷双江,孙朝辉,乔黎,等．试车台液压加载系统的优化设计[J]．机床与液压,２０１８,４６(２０):１８１Ｇ１８４．４３２中国机械工程第３５卷第２期２０２４年２月。
水液压柱塞泵滑靴摩擦副的设计
余祖耀;李壮云;唐群国;聂松林;杨曙东
【期刊名称】《机床与液压》
【年(卷),期】2003(000)004
【摘要】由于水的润滑性很差,因此水液压柱塞泵的摩擦副设计是个难题.滑靴摩擦副作为典型摩擦副之一,需要从它的材料、结构、设计方法三个方面进行与水介质适应性的研究.首先在材料方面应选择抗腐蚀、耐磨损的材料配对;其次在结构方面应尽量降低摩擦副的接触比压、并强迫形成润滑膜;特别是在选择设计方法的时候应充分考虑水的特性,避免不必要的设计误差给摩擦副造成的额外载荷.
【总页数】3页(P21-23)
【作者】余祖耀;李壮云;唐群国;聂松林;杨曙东
【作者单位】华中科技大学机械科学与工程学院,湖北,武汉,430074;华中科技大学机械科学与工程学院,湖北,武汉,430074;华中科技大学机械科学与工程学院,湖北,武汉,430074;华中科技大学机械科学与工程学院,湖北,武汉,430074;华中科技大学机械科学与工程学院,湖北,武汉,430074
【正文语种】中文
【中图分类】TH137
【相关文献】
1.水液压柱塞泵滑靴球铰副存在的问题和改进设计 [J], 余祖耀;李壮云;杨曙东;聂松林;唐群国
2.纯水液压柱塞泵滑靴副的设计问题 [J], 唐群国;向东湖;廖义德
3.径向柱塞泵中滑靴摩擦副的设计分析 [J], 魏聪梅; 刘志奇; 安高成; 段锁林
4.轴向柱塞泵滑靴副表面MoS2涂层的摩擦学性能 [J], 汤何胜; 任燕; 张祥雷
5.高温下轴向柱塞泵滑靴副干滑动摩擦磨损性能 [J], 寇保福;李振顺;张涨;李瑞清因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
机械工程学院研究生学位论文中期检查公告各位研究生同学：机械电子工程，机械工程，流体传动与控制学科硕士研究生学位论文中期检查具体安排如下：第 1 组一、中期检查报告时间：2017 年7 月 5 日上午8 : 00 到12 : 00二、中期检查报告地点：一教236三、中期检查报告评审小组成员名单四、中期检查研究生名单第 2 组一、中期检查报告时间：2017 年7 月 5 日下午14: 00 到18 : 00二、中期检查报告地点：一教236三、中期检查报告评审小组成员名单四、中期检查研究生名单第3 组一、中期检查报告时间：2017 年7 月 5 日上午8 : 00 到12 : 00二、中期检查报告地点：一教237三、中期检查报告评审小组成员名单四、中期检查研究生名单第4组一、中期检查报告时间：2017 年7 月 5 日下午14: 00 到18 : 00二、中期检查报告地点：一教237三、中期检查报告评审小组成员名单四、中期检查研究生名单第5 组一、中期检查报告时间：2017 年7 月 5 日上午8 : 00 到12 : 00二、中期检查报告地点：环化馆319三、中期检查报告评审小组成员名单四、中期检查研究生名单第6组一、中期检查报告时间：2017 年7 月 5 日下午14: 00 到18 : 00二、中期检查报告地点：环化馆319三、中期检查报告评审小组成员名单四、中期检查研究生名单第7组一、中期检查报告时间：2017 年7 月 5 日上午8 : 00 到12 : 00二、中期检查报告地点：理学楼506三、中期检查报告评审小组成员名单四、中期检查研究生名单第8组一、中期检查报告时间：2017 年7 月 5 日下午14: 00 到18 : 00二、中期检查报告地点：理学楼506三、中期检查报告评审小组成员名单四、中期检查研究生名单。
基于故障机理的液压泵多信息烈度特征状态评估方法刘思远;何跃;李晓明;卢明立;卢正点【摘要】以液压泵滑靴磨损故障为例,提出一种基于故障机理的多信息烈度特征状态评估新方法.该方法从滑靴磨损机理出发,利用滑靴副压紧系数值对滑靴不同磨损程度对应的液压泵工作状态进行区域划分;通过振动烈度的频域计算方法提取泵壳体振动、出口流量及压力三种信号的烈度特征因子,分析三种烈度特征因子对滑靴磨损程度的敏感性,并建立特征因子样本集;利用最小二乘法进行数据拟合,得到三种烈度特征因子与液压泵工作状态的对应量化关系,结合BP神经网络和D-S证据理论建立基于多信息决策融合算法的状态评估模型.通过测试样本验证了模型的有效性,结果表明该模型具有较高的评估精度.【期刊名称】《中国机械工程》【年(卷),期】2019(030)012【总页数】7页(P1460-1465,1473)【关键词】状态评估;液压泵;多信息;烈度特征因子;滑靴磨损【作者】刘思远;何跃;李晓明;卢明立;卢正点【作者单位】燕山大学河北省重型机械流体动力传输与控制重点实验室,秦皇岛,066004;燕山大学先进锻压成形技术与科学教育部重点实验室,秦皇岛,066004;江苏天明机械集团有限公司,连云港,222300;燕山大学河北省重型机械流体动力传输与控制重点实验室,秦皇岛,066004;燕山大学先进锻压成形技术与科学教育部重点实验室,秦皇岛,066004;河北汉光重工有限责任公司,邯郸,056028;江苏天明机械集团有限公司,连云港,222300;江苏天明机械集团有限公司,连云港,222300【正文语种】中文【中图分类】TP2770 引言液压系统的状态评估对设备的安全运行，延长元件使用寿命，提高系统的可靠性以及降低维护成本起到重要作用,如何提高评估模型精度已成为该领域研究的重点和热点问题[1-2]。
液压系统的封闭性和液压元件的结构复杂性导致状态评估模型中特征信息的模糊性和不完备性更加严重，对基于多信息融合算法的状态评估模型提出了更高的要求。
《双护盾TBM撑靴液压系统及刀盘驱动系统的研究》篇一一、引言随着隧道工程建设的不断发展，双护盾隧道掘进机（TBM）以其高效率、高精度、高安全性的优势在各类地下工程建设中发挥着越来越重要的作用。
TBM的主要工作部分包括撑靴液压系统和刀盘驱动系统，它们直接决定了隧道掘进的质量和效率。
本文将针对双护盾TBM的撑靴液压系统和刀盘驱动系统进行深入研究，分析其工作原理、性能特点及优化策略。
二、双护盾TBM撑靴液压系统研究1. 工作原理双护盾TBM撑靴液压系统是TBM的重要支撑系统，主要用于支撑和稳定掘进机在隧道内的位置。
该系统通过液压泵提供动力，利用高压油液驱动撑靴的伸缩和支撑，从而实现TBM的稳定掘进。
2. 性能特点双护盾TBM撑靴液压系统具有以下特点：（1）高稳定性：通过精确控制液压系统的压力和流量，保证撑靴的稳定支撑，从而确保TBM在隧道内的稳定运行。
（2）高效率：液压系统采用先进的控制技术，使撑靴的伸缩和支撑速度快速而高效。
（3）节能环保：液压系统采用节能设计，有效降低能耗，减少对环境的影响。
3. 优化策略针对双护盾TBM撑靴液压系统的优化，可从以下几个方面进行：（1）优化液压系统设计，提高系统的稳定性和可靠性。
（2）采用先进的控制技术，实现精确控制撑靴的伸缩和支撑。
（3）引入节能技术，降低能耗，提高系统的能效比。
三、刀盘驱动系统研究1. 工作原理刀盘驱动系统是TBM的核心部分，主要用于驱动刀盘进行旋转和切割。
该系统通过电机或液压马达提供动力，驱动刀盘进行旋转，从而实现土石方的切割和破碎。
2. 性能特点刀盘驱动系统具有以下特点：（1）高扭矩：系统具有较大的扭矩输出，能够切割和破碎各种硬度的土石方。
（2）高效率：通过精确控制驱动系统的转速和扭矩，实现高效切割和破碎。
（3）低故障率：采用先进的控制系统和耐磨材料，降低系统的故障率，提高系统的可靠性。
3. 优化策略针对刀盘驱动系统的优化，可从以下几个方面进行：（1）采用先进的控制系统，实现精确控制刀盘的旋转速度和扭矩。
基于支撑力平衡的柱塞泵滑靴副油膜厚度动态求解方法任中永;许顺海;龚国芳;张鹏;王一博;刘尚【期刊名称】《机电工程》【年(卷),期】2024(41)1【摘要】通过改进轴向柱塞泵的滑靴副与柱塞的结构设计以稳定建立滑靴油膜,这是轴向柱塞泵当前的研究热点之一。
柱塞泵滑靴副油膜厚度的动态特性对分析柱塞泵滑靴副的支撑特性至关重要,为此,提出了一种基于支撑力平衡的柱塞泵滑靴副油膜厚度动态求解新方法。
首先,对滑靴副的受力平衡机理进行了分析,并构建了柱塞泵运动学和动力学模型;然后,构建了柱塞泵整泵流场仿真模型,求解了包含滑靴底部支撑力、柱塞腔压力等在内的滑靴副支撑动态边界,并采用容积效率试验数据验证了整泵流场仿真的准确性;最后,建立了滑靴副油膜承载模型,分析了滑靴副油膜支撑特性,提出了基于插值计算理论的柱塞泵滑靴副油膜承载尺度动态求解方法,对1600 r/min与600 r/min两种典型工况的滑靴副油膜动态进行了计算。
研究结果显示:大排量柱塞泵转速为1600 r/min时,柱塞惯性力导致高压侧油膜厚度进一步减薄,高压转低压过程中,柱塞腔内出现压力骤降,使滑靴副油膜无法形成,导致滑靴与斜盘发生刚性接触,在该区域内发生异常磨损;而在低转速工况(600 r/min)时,滑靴底面能够有效形成油膜,保证柱塞泵低速运行的可靠性。
这表明基于支撑力平衡的柱塞泵滑靴副油膜厚度动态求解方法可以快速地对不同工况下的柱塞泵滑靴副油膜厚度进行求解。
【总页数】10页(P1-10)【作者】任中永;许顺海;龚国芳;张鹏;王一博;刘尚【作者单位】中铁工程装备集团有限公司;浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室【正文语种】中文【中图分类】TH322【相关文献】1.表面微坑对高压轴向柱塞泵滑靴副油膜性能的影响2.滑靴底面结构对轴向柱塞泵滑靴副油膜性能影响的数值分析3.轴向柱塞泵滑靴副间隙油膜热力学特征4.柱塞泵滑靴副油膜动态特性数值模拟5.斜盘式轴向柱塞泵滑靴副油膜挤压效应研究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。
矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。
