《高壓高速柱塞液壓泵熱力學機理及溫度特性研究》是依託同濟大學，由李晶擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：高壓高速柱塞液壓泵熱力學機理及溫度特性研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：李晶
- 依託單位：同濟大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
針對高速高壓液壓柱塞泵熱力學機理以及結構、幾何尺寸、工藝方法與熱力學可靠性之間的映射關係尚不明確，關鍵基礎件依賴進口的現狀，研究液壓泵包括柱塞副、滑靴副、配流副等重要摩擦副的熱力學過程與機理，進行傳熱學、熱動力學、流體動力學、彈性流體力學和摩擦學的深入分析，建立柱塞泵整體熱力學模型以及流體溫度場模型，取得整體及部件複雜傳熱過程的規律，掌握液壓泵偶件傳熱過程和熱平衡點形成的動態條件及其影響因素，闡明柱塞泵熱力學過程與可靠性的內在關係。建立摩擦副油膜動態熱平衡模型，分析摩擦副材料、結構、表面粗糙度與油膜熱力學邊界的關係，分析柱塞泵工作參數與摩擦副工作動力學邊界的關係；取得液壓泵熱設計方法和措施。建立不同壓力和轉速下柱塞泵的溫度特性譜，解析泵殼體、泵部件、油箱及環境的溫度關係，取得考慮熱力學過程的柱塞泵特性評價和控制的基本理論和方法，為我國核心基礎件研究與開發提供基礎理論和技術。
結題摘要
柱塞液壓泵是航空航天、工程機械等領域機械裝備液壓傳動系統的核心動力元件。系統大功率、節能的發展需求，使得柱塞液壓泵朝著高壓、高速、大容量、低噪聲和長壽命方趨勢發展。要實現這些目標的關鍵之一在於合理設計柱塞液壓泵中各種類型的摩擦副，使之能形成適當的油膜，提高效率、降低溫升、減輕磨損，提高壽命與可靠性。因此，本項目針對柱塞液壓泵的熱力學機理，利用傳熱學、熱動力學、流體力學、彈性流體力學及摩擦學等相關理論，對柱塞液壓泵的發熱機理、摩擦副油膜的形成與發展機制、摩擦副與油膜間的熱流固耦合機理、摩擦副油膜特徵和溫度特性，以及工況參數、材料性能、結構尺寸及環境因素對其的影響規律進行了深入解析。項目實施過程中，以工程機械A4V型泵和某型航空柱塞液壓泵為對象，對其柱塞副、滑靴副和配流副和泵整體熱特性開展了理論分析、仿真計算和試驗研究，取得的主要研究成果如下： 1、建立了軸向柱塞泵摩擦副熱流體動力潤滑模型，揭示了摩擦副油膜動力學特徵，並以此取得了摩擦副潤滑機理與接觸表面磨損失效形式的關聯性。 2、利用摩擦副與油膜的傳熱特徵，引入摩擦副的受熱變形，結合能量守恆定律，建立了摩擦副油膜熱力學參數化模型，解析了多物理場耦合下摩擦副熱力耦合變形及摩擦磨損性能，為軸向柱塞泵摩擦副間隙最佳化提供理論支持； 3、通過對不同結構形狀、工作參數條件下摩擦副油膜的油膜厚度、泄漏流量、摩擦力矩的耦合關係進行解析，闡明了軸向柱塞泵摩擦副油膜的潤滑承載特性與工況條件、結構參數的映射關係。 4、利用熱流體控制體和流固耦合傳熱原理，建立了泵內部發熱與殼體熱特性及殼體回油溫度量化計算模型，為泵體強制散熱設計提供理論依據。 5、針對機載泵源系統壓力與負載壓力的匹配問題，建立了負載敏感控制泵的溫度計算模型，並對現有恆壓力控制泵源系統與負載敏感變壓力控制系統的溫度特性進行了仿真分析，可為負載敏感泵與系統匹配設計提供參考。
