固体颗粒对高压叶片泵配流副油膜特性影响的数值模拟

叶片泵对油液的清洁度要求较高,油液中混入的少量固体颗粒会引起泵内部摩擦副磨损而使其间隙增大,影响叶片泵的容积效率。为了探明颗粒在叶片泵配流副油膜内部的分布状态及其对配流副损坏机制,该研究使用理论分析、数值模拟和试验测试的方法,研究油液中的固体颗粒对高压叶片泵配流副油膜特性的影响。应用Fluent内置的两相流模型,分别改变固体颗粒直径(0.5~13μm)和固相体积分数(0.2%~1%)、泵的工作压力和转速,开展子母叶片泵配流副油膜内部的固相体积分数分布与温度分布的数值模拟,并对数值模拟结果进行验证。结果表明,油液中的固体颗粒基本不影响配流副油膜的压力数值及其分布,但会引起排油区的油膜温度降低。随着颗粒直径的增大,吸油区油膜固相体积分数减小,最大变化量为0.25%,排油区油膜固相体积分数增大,最大变化量为0.35%,油膜固相体积分数整体上呈增大趋势变化。叶片泵容积效率随着固体颗粒直径的增大而下降,二者近似线性关系。随着颗粒固相体积分数的增加,油膜固相体积分数整体呈增大的趋势变化,最大变化量为0.72%,引起叶片泵容积效率下降,且颗粒固相体积分数与容积效率之间呈非线性关系。油膜表面的温度随颗粒固相体积分数的增加而减小,吸油区各区域油膜温度变化较小,排油区油膜温度最大变化量为2K。配流副油膜受压差流影响较大的区域内固相体积分数随工作压力升高而减小,最大变化量为0.3%,油膜表面各区域的温度有所上升,核心区域温度变化量为4K。油膜大部分区域的油膜固相体积分数和温度都随着泵转速的增大而增大,影响较大的区域中固相体积分数最大变化量为0.2%,温度最大变化量为3 K。研究结果可为高压叶片泵配流副的设计提供参考。

高压子母叶片泵配流盘结构特性分析

通过热流固耦合计算方法,研究高压子母叶片泵配流盘的结构动力学特性。讨论泵工作压力、转速和油液温度变化条件下高压子母叶片泵配流盘的应力应变分布,并研究油液中颗粒固相参数对配流盘结构特性的影响。从得到的形变和应力应变云图可知:配流盘的变形和所受的应力主要分布在配流盘吸油区的叶片中间腔均压槽附近,配流盘的排油区基本不发生变形;泵的工作压力和油液温度的变化对高压子母叶片泵配流盘的形变和应力分布影响较明显,而转速和固相颗粒参数的变化基本不影响配流盘的形变。因此,在设计高压子母叶片泵配流盘时,应该充分考虑工作压力和油液温度的影响。研究结论为高压子母叶片泵配流副设计提供一定的参考。

大排量径向柱塞泵滑靴与定子的运动分析

针对大排量径向柱塞泵定子特殊安装方式,首先假设滑靴与定子固接,分别从单柱塞、双柱塞等几个方面,画出运动机构简图,进行自由度分析,得到定子与转子角位移和角速度之间关系。然后分析滑靴沿定子内表面运动时,滑靴与定子之间的运动关系。结果发现,吸油区滑靴对定子内表面作用力相对较小,可以认为受到滑靴为一数值较小且阻碍定子运动的摩擦力作用。定子主要由排油区滑靴摩擦力驱动,不同位置滑靴对定子运动产生促进和阻碍的作用不同,使得定子将以一会儿增大或者一会儿减小的变化角速度旋转。和传统定子固定形式径向柱塞泵相比,此结构有效降低了滑靴与定子之间因为摩擦而消耗的功率,机械效率得到提升。

过滤器滤网颗粒物分布特性的数值模拟

过滤器对保障液压系统的正常运行起到重要作用,为了提升液压系统的性能,对过滤器也提出更高的要求。为了厘清过滤器内部滤网前后污染颗粒的分布情况,建立某型过滤器计算流体动力学模型,通过过滤器上下游压差与流量关系实验测试结果,拟合得到多孔介质的黏性阻力系数和惯性阻力系数,完成多孔介质边界条件参数设置后,分别从速度入口和压力入口两方面,模拟滤网上游和下游污染颗粒分布情况。结果发现尺寸大于滤网孔径的颗粒主要分布在上端盖4个进口的正下端和下半部分滤网的周围。穿过滤网的小粒径污染颗粒在骨架内部的分布沿骨架内壁面,呈上半部分分布密度大,下半部分分布密度小的状态。研究结果为过滤器设计提供一定参考。