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专利号: 2021112996013
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种模拟柱塞泵高速高压工况滑靴副摩擦的方法,其特征在于:其包括以下步骤:S1、安装上试件和下试件,上试件表面设置有多个凹凸结构,凹凸环面内曲线起伏变化量轨迹方程参照实际滑靴沿缸体孔轴线方向相对于斜盘表面的位移量假定为:ρ=R3tanβ(1‑cosmφ1)    (1)式中:ρ为上试件与滑靴接触面起伏量;R3为试验台滑靴分布圆半径;β为上试件与滑靴接触面倾斜角度;m为凹凸起伏数量;φ1为摩擦磨损试验机转轴转角;

S2、下试件设置为固定件,模拟相对运动工况与实际滑靴副工况保持一致,设计下试件关键结构参数与实际滑靴副相同,得到下式:Fr=Fb‑Gh‑F0‑Fg+FG+F   (2)其中,Fr为剩余压紧力;Fb为柱塞底部轴向液压力;Gh为试验件重力;F0为液压支撑力;FG为试验台供力;F为试验台加载力;Fg为惯性力。

S3、以下试件为受力分析对象,在工作状态下忽略下试件与凹槽摩擦力作用,考虑下试件重力影响,利用摩擦磨损试验机对下试件加载与其重力大小相等方向相反的预压紧力,由此对下试件建立初步动力学方程:式中:d1为试验件柱塞直径;Ps1为泵站供油压力;Gh为试验件重力;FG为试验台供力FG=Gh;Mh为试验件质量;F为试验台加载力;R1为滑靴油室密封带内径;R2为滑靴油室密封带外径,t为时间;

进一步对上式(3)进行计算得到式(4):S4、模拟排油状态下剩余压紧力大小:其包括以下子步骤:S41、对实际柱塞泵的受力进行分析:得到滑靴副剩余压紧力的公式为:其中,γ为斜盘倾角;λ为供压比;ω为转速;d为泵的柱塞直径;Ps为柱塞泵的压油压力;

Mz为柱塞质量;R为柱塞分布圆半径;

通过滑靴副剩余压紧力的公式得知,柱塞泵输出压力越大,剩余压紧力越大,且剩余压紧力随转角呈周期性变化,同样,柱塞腔压力在吸排油过程中呈现周期性交替变化;

S42、对下试件构建最终动力学方程:将式(1)带入式(4)得到下式(6):进一步计算得:

在式(6)中,令

2

F=Ps1·A·d1

式中:A为辅助设计参数;

则式(6)计算后得到下试件最终动力学方程:S43、对滑靴副剩余压紧力的公式(5)与下试件动力学方程(8)进行对比,令:Ps=Ps1

从而能够模拟排油状态下剩余压紧力大小;

S43、吸油时压力为0,试验件与斜盘凹底接触,则式(1)及(8)分别为:Fr=Fb‑Gh‑F0‑Fg+FG+F‑kρ    (9)式中:k为碟簧刚度;

令 则能够模拟吸油状态下滑靴副剩余压紧力大小。

2.根据权利要求1所述的模拟柱塞泵高速高压工况滑靴副摩擦的方法,其特征在于:步骤S43中通过高速旋转进行凹部和凸部的高速切换,从而模拟剩余压紧力周期性变化,其中,凹部和凸部的切换频率与真实泵转速保持一致。

3.一种用于权利要求1所述模拟柱塞泵高速高压工况滑靴副摩擦的方法的试验装置,其特征在于:其包括供油泵站、固定阻尼、下夹具、碟簧、浮动盘、下试件、上试件、油盒组件、振动传感器、力矩传感器、电涡流位移传感器以及摩擦磨损试验机;

所述摩擦磨损试验机包括力矩传感器、上柱体和下柱体,所述下夹具固定在所述下柱体的上表面,所述上试件固定在所述上柱体的下表面,所述下夹具的上表面开设有用于放置浮动盘的凹槽,所述凹槽的周面上分别开设有多个沉孔,所述沉孔的中间位置开设有第一孔道,所述第一孔道设置有毛细管,每一个所述沉孔的上表面分别固定设置有一个碟簧,所述浮动盘放置在所述凹槽内部并挤压所述碟簧,所述浮动盘上开设有第二孔道,所述第二孔道与所述第一孔道同心设置,所述下试件的柱体依次穿过两个孔道压紧在所述浮动盘上面;

所述油盒组件固定在所述下夹具上;所述振动传感器固定在下柱体台面上;所述力矩传感器为试验机自带传感器;所述电涡流位移传感器固定在下夹具及油盒上,所述供油泵站与所述毛细管通过液压管路连接。

4.根据权利要求3所述的试验装置,其特征在于:所述上试件在与下试件承压面接触的环面上设置m个平滑相连的凹凸区域,每一个凹凸区域包括一个凹部和一个凸部。

5.根据权利要求3所述的试验装置,其特征在于:所述供油泵站设置有定量泵以及溢流阀,所述定量泵的出口处安装有用于吸收压力脉动的蓄能器,所述供油泵站通过第一液压管路与第一油路块连接;第一油路块内部设置有用于模拟固定阻尼的毛细管,两者之间通过第一密封圈进行密封,毛细管的顶部固定于第二油路块内部,两者之间通过第二密封圈进行密封,所述第二油路块安装在下夹具的底部,两者之间通过第二密封圈进行密封。

6.根据权利要求3所述的试验装置,其特征在于:所述下柱体连接有能够升降的伺服缸活塞杆,用于夹紧试件且提供压紧力,所述下试件通过下夹具与所述下柱体连接,所述上试件固定于上柱体上并在上柱体带动上下进行旋转。

7.根据权利要求3所述的试验装置,其特征在于:所述滑靴穿插过浮动盘后穿进下夹具的油腔,滑靴与下夹具油腔之间安装有第三密封圈;所述油盒固定于下夹具外围,通过第二液压管路进行油液量限制,所述油盒上设置有用于进行温度控制的感温探头和加热器。