轴向柱塞泵柱塞副油膜特性测试系统研究

论文摘要

随着容积式液压传动朝着高速化、高压化、大流量趋势的不断发展,对柱塞泵的性能也提出了更高的要求。柱塞副作为轴向柱塞泵中最重要的摩擦副之一,对于轴向柱塞泵的容积效率、机械效率、温升、磨损、工作可靠性与工作寿命有着重要的影响,同时决定了柱塞泵所能达到的最高工作压力、最大排量与最大转速。传统针对柱塞副的研究主要集中在理论设计上面,试验研究方面开展的较少,而且目前针对柱塞副的试验大多数也只是用单柱塞泵来模拟。由于柱塞副动力学与运动学的复杂性,理论研究以及单柱塞泵试验往往简化太多,不能很好反应真实工况。鉴于此,本论文在完全模拟真实柱塞泵结构基础上设计了一套试验台,用以测试柱塞与缸体间油膜温度场、压力场、油膜厚度、柱塞与缸体间摩擦力等柱塞副油膜关键特性。本论文的主要内容可分为六章,现分述如下:第一章,概述了轴向柱塞泵及其关键摩擦副,并分析了柱塞副及其油膜特性在柱塞泵中的重要作用。介绍了柱塞副油膜特性测试方法以及目前国内外在轴向柱塞泵柱塞副方面的研究现状,并提出了本论文的主要研究内容及研究意义。第二章,针对柱塞副油膜压力场分布测试,进行了测试方案和模型泵关键结构的设计,并对测试元件的安装、密封、固定进行了分析和设计,对开测压孔引油道进行压力测试产生的压力管道效应和测压小孔对油膜压力场分布的影响进行了分析。第三章,针对柱塞副油膜温度场和油膜厚度两个特性,进行了测试方案和模型泵关键结构上的设计,并对传感器的安装、固定、密封进行了设计,分析了传感器安装对油膜性能的影响。第四章,针对柱塞与缸体间摩擦力测试,提出了采用静压支撑结构进行测试的方案,对静压支撑和节流器进行了结构设计和参数的分析计算,并对模型泵关键结构进行了设计,分析了摩擦力的传递过程,确定了摩擦力试验台工作参数。第五章,给出了模型泵试验台液压系统工作原理,根据测试要求对试验台测控系统硬件进行了参数设计和选型,并利用Labview软件编写了四个油膜特性试验台数据采集与控制程序,通过初步调试。第六章,对全文进行了工作总结及下一步展望。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 轴向柱塞泵及其关键摩擦副
• 1.2 柱塞副及其油膜特性
• 1.3 柱塞副油膜特性测试方法概述
• 1.4 轴向柱塞泵柱塞副的研究现状
• 1.5 课题研究内容及研究意义
• 1.5.1 课题研究内容
• 1.5.2 课题研究意义
• 2 油膜压力场测试试验台设计
• 2.1 概述
• 2.2 测试方案
• 2.4 模型泵关键部件结构设计
• 2.4.1 衬套结构设计
• 2.4.2 缸体结构设计
• 2.4.3 主轴结构设计
• 2.4.4 延伸轴及辅助泵部分结构设计
• 2.4.5 无线信号传输装置安装结构设计
• 2.4.6 斜盘倾角传感器安装结构设计
• 2.5 传感器密封与线缆固定
• 2.6 压力管道效应影响
• 2.7 压力测量孔对油膜性能影响分析
• 2.8 本章小结
• 3 油膜温度场及油膜厚度测试试验台设计
• 3.1 概述
• 3.2 测试方案
• 3.2.1 油膜温度场测试方案
• 3.2.2 油膜厚度测试方案
• 3.3 测试元件选择
• 3.3.1 温度传感器
• 3.3.2 电涡流位移传感器
• 3.4 模型泵关键部件结构设计
• 3.5 传感器密封及固定
• 3.6 位移传感器安装对油膜性能影响
• 3.7 本章小结
• 4 柱塞副摩擦力试验台设计
• 4.1 概述
• 4.2 方案设计
• 4.2.1 测试原理
• 4.2.2 传感器选型
• 4.3 静压支撑设计
• 4.3.1 供油方式
• 4.3.2 静压支撑受力分析
• 4.3.3 静压支撑结构形式选择
• 4.3.4 静压支撑结构设计
• 4.4 节流器设计
• 4.4.1 节流器结构形式
• 4.4.2 节流器尺寸参数
• 4.4.3 节流器外形设计
• 4.5 模型泵关键结构设计
• 4.6 力的传递及工作参数确定
• 4.7 本章小结
• 5 试验台液压原理及测控系统设计
• 5.1 试验台液压原理
• 5.2 模型泵测控系统概述
• 5.3 测控系统硬件组成
• 5.3.1 无线数据传输装置
• 5.3.2 数据采集装置
• 5.4 测控系统软件设计
• 5.5 信号采集程序调试
• 5.6 本章小结
• 6 总结与展望
• 6.1 论文总结
• 6.2 工作展望
• 参考文献