高速高壓軸向柱塞泵的多場耦合理論研究

《高速高壓軸向柱塞泵的多場耦合理論研究》是依託哈爾濱工業大學，由姜繼海擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：高速高壓軸向柱塞泵的多場耦合理論研究
• 依託單位：哈爾濱工業大學
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：姜繼海

項目摘要

液壓泵是液壓系統的核心元件，屬於工業基礎元件，其性能直接決定了液壓系統的性能。隨著液壓驅動技術的不斷進步，對高速高壓軸向柱塞泵的需求也越來越迫切。本項目主要對高速高壓軸向柱塞泵內部各物理場的分布進行深入研究，揭示各物理場間的耦合機理，建立軸向柱塞泵關鍵部件的物理場耦合模型。確定軸向柱塞泵工作時的各物理場邊界條件，通過聯合仿真、數值解析等方法和手段來求解各物理場的分布情況。搭建軸向柱塞泵內各關鍵部件的物理場試驗台，獲取試驗結果並與理論分析結果進行對比。在此基礎上，從各物理場能量轉換和傳遞的角度探尋提高柱塞泵效率的措施。提出基於多場耦合的多目標多工況高速高壓軸向柱塞泵最佳化設計理論，並通過試驗驗證該理論的正確性。本項目的完成將填補我國在高速高壓軸向柱塞泵研究領域的空白，為我國成功研製具有自主智慧財產權的高性能柱塞泵提供理論依據。

結題摘要

本項目主要對高速高壓軸向柱塞泵內部各物理場的分布進行深入研究，揭示各物理場間的耦合機理，建立軸向柱塞泵關鍵部件的物理場耦合模型。確定軸向柱塞泵工作時的各物理場邊界條件，通過聯合仿真、數值解析等方法和手段來求解各物理場的分布情況。搭建軸向柱塞泵內各關鍵部件的物理場試驗台，獲取試驗結果並與理論分析結果進行對比。 項目研究過程中建立了基於摩擦副組件位姿非固定假設的油膜數值仿真模型。根據各摩擦副組件的受力狀態，自動計算摩擦副組件的位姿狀態，從而動態的獲得油膜幾何形狀的連續變化過程。建立了流固熱多物理場耦合的高速高壓軸向柱塞泵關鍵摩擦副數值仿真模型。通過求解各物理場的約束方程，並且建立各物理場之間的耦合關係，從而獲得了考慮材料塑性、熱變形、粘溫效應、粘壓效應等複雜問題後的物理場分布結果，並且通過各種試驗驗證。該仿真模型可以更有有效的說明高速高壓軸向柱塞泵在工作過程中的摩擦副狀態，為高速高壓軸向柱塞泵的性能提升，參數最佳化設計具有更重要的指導意義。進行了大量的軸向柱塞泵關鍵摩擦副材料配對實驗研究。通過多組硬硬配合和軟硬配合材料配對，分別測算了配對材料的摩擦係數和磨損量，通過對比給出了軸向柱塞泵摩擦副材料選取建議，為軸向柱塞泵摩擦副材料選取工作做出了貢獻。針對低粘度高轉速工況造成的軸向柱塞泵摩擦磨損條件惡劣，從材料配對和參數最佳化兩方面著手，完成了煤油介質軸向柱塞泵的設計和實驗工作。 本項目歷時四年，已完成設定的目標。在基金的資助下，先後培養博士生8名，碩士生2名，在國內外學術期刊和國際會議上發表相關學術論文28篇，授權專利5個。本項目的完成將填補我國在高速高壓軸向柱塞泵研究領域的空白，為我國成功研製具有自主智慧財產權的高性能柱塞泵提供理論依據。