常见的简易式滑靴,也是本文所用滑靴的原始形态,由于其结构简单在油润滑中得到了广泛的应用。凹坑布局要求:(1)能形成储液润滑,(2)舍弃全周布局以减少凹坑内液体泄漏的机率,(3)流体在进入凹坑的压强耗散,要能够弥补回来,沿流体流动方向收敛的凹坑无疑能提供动压增量以满足这一点,研究初步设计的凹坑普遍形式。常见滑靴结构凹坑结构的普遍形式设计采用间歇式凹坑分布既避免一个点或几个点磨损而出现全周泄压,又使内部静压能传递到边缘地带,并可以使用动压弥补凹坑耗散掉的部分静压。动压润滑建立在长直边1上,短直边2属于未知设计,本意是促使流体较缓些进入凹坑防止压强耗散过大。这样设计还有一个实用的优点,就是便于加工,固定好柱塞和三角刮刀的相对位置,然后反复旋转滑靴递进研刮即可很容易形成上述结构。
Reynolds方程本课题将普遍Reynolds方程进行进一步简化:( 1)将坐标系建立在滑靴底面,即将滑靴看作静止,斜盘向反方向转动,这样滑靴底面流场将为定常流,消去对时间的偏导数;( 2)由于工作压力低,为不可压流动,且黏度不受压力和温度影响,所以和为常量,方程消去然后提到偏微分算符外。化简后即得到本课题所需的Reynolds方程x( H 3 p x) + y( H 3 p y) = 12 x( uH ) + 12 y( vH )式中H两润滑表面间的膜厚;润滑液动力黏度;u润滑膜沿x方向的速率;v润滑膜沿y方向的速率。模拟与试验结果试验器材( 1)液压马达试验所用液压马达为上海高压油泵厂生产的MCY14- 1b型轴向柱塞泵(反转作马达)。其额定压力31. 5 MPa,额定转速1 500 r min,公称排量1. 25 250 mL r;( 2)供液泵试验所用供液泵为B- 36D型三缸柱塞泵,流量36 40 L min,工作压力1 2. 5 MPa,转速700 800 r min,功率2. 2 3 kW;( 3)调速阀所用调速阀型号为Q A - H B - S,其*低工作压差1 MPa,公称压力31. 5 MPa,*小稳定流量2. 5 L min,额定流量25 L min;( 4)工作介质试验所用介质为HEBF- 110型高水基液。
试验及参数对比试验进行磨损运行共200 h,平均不间断运行5 h d,平均6 d周,历时44 d.由于时间跨度较大,气温变化比较明显,故试验中储液箱采用14 L小塑料桶,运转20 min后,桶内液体温度基本能维持在38 5,可认滑靴底面液膜温度基本稳定在40。试验前、后滑靴副物理参数的变化。滑靴副物理参数的变化A = - 100% B = m 2 - m 1 m 1 100% 1 - 6. 24 - 2. 09 2 - 6. 90 - 2. 97 3 - 6. 50 - 2. 36 4 - 7. 12 - 2. 52 5 - 20.96 - 3. 34 6 - 19.95 - 2. 93 7 - 26.67 - 13. 48中,、为试验前、后滑靴副边缘厚度各点的平均值, m 1为试验前所测质量, m 2为试验后所测质量。
本文主要集中在滑靴底面润滑膜流场的分析、在交错网格上对Reynolds润滑方程进行有限体积法离散、滑靴底面压力场的求解及凹坑结构尺寸对压力分布的影响。这些工作对于从结构上将既有低压低速轴向柱塞油压马达滑靴副改为水压马达用滑靴副具有一定的意义。
模拟和试验证实,将低压低速轴向柱塞油压马达滑靴副从结构上进行改进以适应水压传动是可行的,但是要注意合适凹坑尺寸的选择。在Visual For- tran下自行编程求解了各种凹坑形貌下的压力场分布、液膜支力与凹坑尺寸的联系,所做的工作包括以下几个方面:(1)分析滑靴底面的流场时,既考虑了压差流,也考虑滑靴旋转时产生的剪切流,并且计算出滑靴自转到不同位置时所引起的不同压力分布;(2)在滑靴底面开设凹坑必将减小润滑膜总支承力N 1,凹坑的*大深度h k对N 1有显著的影响,随着h k增大N 1明显减小,但是滑靴底面外周支承力N 2与h k没有直接的联系,它与凹坑径向上的外边界距滑靴外周的距离D r有关,当0. 1 mm D r 0 4 mm时, N 2能够取得令人满意的值,这是提高滑靴外周液膜支承力的关键,必须慎重对待;(3)凹坑收敛间隙所产生的动压并非全部位于凹坑的收敛斜面上,而是部分在D r段,这也是D r值必须很好控制的原因;使用常见的平底凹坑,明显不再产生动压增量,即N 2值几乎没有提高,而N 1却大大衰减,降低了润滑效果;(4)由模拟计算得知,随着凹坑包角f的增大,N 1, N 2值都会增加,但是这不意味着大包角布局的凹坑就是*佳选择。因为采用大包角布局时, D r一旦被磨损,即造成整个凹坑内流体的急剧泄漏和泄压而严重削弱了润滑效果;(5)无论将凹坑与滑靴底面承压腔连通还是与环境连通都是不明智的,都将大幅削减液膜总体支承力N 1;(6)由试验所得,在合适的凹坑分布下,边缘磨损量*多可减少68. 72%,总体磨损量*多可减少28. 77%;并且由试验数据分析,在某种意义上N 2值要比N 1值重要得多。这是因为, N 2值低则边界磨损严重,直接导致承压面积减小,减小了总体支承力。