斜盤柱塞泵滑靴短阻尼孔的計(jì)算與仿真*

白國慶,賀志凱

(1.太原學(xué)院 機(jī)械與電氣工程系,山西 太原 030032;2.太原重工軌道交通設(shè)備有限公司,山西 太原 030032)

0 引言

為減小柱塞泵泄漏流量，提高容積效率，同時(shí)保證滑靴的支撐剛度與柱塞細(xì)長阻尼孔長度的合理性并使其便于加工，滑靴通常設(shè)計(jì)有短阻尼孔結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)除了可以保證靜壓支撐工作與引流外，更重要的是起到二次節(jié)流作用，補(bǔ)償由于壓力比系數(shù)減小給泄漏流量增大所帶來的影響[1-4]?；ザ套枘峥讓?duì)平衡支撐剛度與泄漏流量、油膜厚度與細(xì)長阻尼孔長度這兩對(duì)矛盾是非常重要的，因此滑靴短阻尼孔直徑的選取尤為重要[5，6]。生產(chǎn)中對(duì)該值通常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或類比法取0.3 mm～0.8 mm，本文通過公式推導(dǎo)與建模仿真，為計(jì)算滑靴短阻尼孔直徑提供一種新的方法。

1 短阻尼孔直徑的理論計(jì)算[7，8]

1.1 滑靴短阻尼孔壓降理論計(jì)算

滑靴短阻尼孔結(jié)構(gòu)簡圖見圖1。

滑靴短阻尼孔處的壓力損失由下式計(jì)算：

(1)

其中：Q為通過滑靴短阻尼孔的流量,m3/s;Cp為壓降系數(shù)，一般取0.82；dc為短阻尼孔直徑，m;ρ為油液密度，kg/m3;Δp1為短阻尼孔處壓力差，Pa。

1.2 滑靴壓緊系數(shù)計(jì)算

滑靴受到的分離力Pr1(N)為：

(2)

其中：R1為滑靴工作面密封帶的內(nèi)半徑，m;R2為滑靴工作面密封帶的外半徑，m;ps為滑靴進(jìn)口處壓力，Pa。

滑靴受到的壓緊力Pc1(N)為：

(3)

其中：dp為柱塞直徑，m;θ為斜盤擺角，(°)。

1-斜盤；2-滑靴；3-柱塞；4-缸體圖1 滑靴短阻尼孔結(jié)構(gòu)簡圖

滑靴處壓緊系數(shù)mc為：

(4)

式(4)中的滑靴壓緊系數(shù)mc需保證在1.05至1.1之間。

聯(lián)立式(1)～式(4)可得:

(5)

得到滑靴短阻尼孔直徑的計(jì)算式后，應(yīng)用Simulink[9-12]仿真軟件搭建阻尼孔直徑的仿真計(jì)算模型，見圖2。

圖2 滑靴短阻尼孔直徑的Simulink仿真模型

2 短阻尼孔直徑取值影響因素分析

2.1 柱塞直徑對(duì)短阻尼孔直徑的影響

通過改變滑靴短阻尼孔直徑仿真模型中柱塞直徑的取值，可以得到短阻尼孔直徑與柱塞直徑的關(guān)系，見圖3。

由圖3可以看出:柱塞直徑對(duì)短阻尼孔直徑的影響較大，柱塞直徑越大，短阻尼孔直徑取值越大。

圖3 柱塞直徑dp與短阻尼孔直徑dc的關(guān)系 圖4 滑靴進(jìn)口壓力ps與滑靴短阻尼孔直徑dc的關(guān)系 圖5 滑靴工作面密封帶內(nèi)半徑R1與短阻尼孔直徑dc的關(guān)系

2.2 滑靴進(jìn)口壓力對(duì)短阻尼孔直徑的影響

通過改變滑靴短阻尼孔直徑仿真模型中滑靴進(jìn)口壓力參數(shù)的取值，得到滑靴進(jìn)口壓力與滑靴短阻尼孔直徑的關(guān)系，見圖4。

由圖4可以看出:隨著滑靴進(jìn)口壓力的增大，滑靴短阻尼孔直徑的取值減小。

2.3 滑靴工作面密封帶內(nèi)徑對(duì)短阻尼孔直徑的影響

通過改變滑靴短阻尼孔直徑仿真模型中滑靴工作面密封帶內(nèi)徑的取值，可以得到滑靴短阻尼孔直徑與滑靴工作面密封帶內(nèi)徑的關(guān)系，見圖5。

由圖5可以看出：隨著滑靴工作面密封帶內(nèi)徑的增大，滑靴短阻尼孔直徑的取值增大。

3 實(shí)例驗(yàn)證

某型產(chǎn)品計(jì)算滑靴短阻尼孔直徑的相關(guān)參數(shù)見表1，通過計(jì)算與Simulink仿真得到滑靴短阻尼孔直徑，并在產(chǎn)品上進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。

表1 某型產(chǎn)品計(jì)算滑靴短阻尼孔直徑的相關(guān)參數(shù)

3.1 實(shí)例滑靴短阻尼孔直徑的計(jì)算

通過把表1的數(shù)據(jù)輸入到Simulink仿真模型中，可得到滑靴短阻尼孔直徑為Φ0.3 mm。

3.2 試驗(yàn)驗(yàn)證

該產(chǎn)品滑靴短阻尼孔直徑的值按Φ0.3 mm進(jìn)行設(shè)計(jì)制造，通過了廠內(nèi)200 h壽命考核試驗(yàn)。

3.3 多型產(chǎn)品的短阻尼孔直徑取值

滑靴短阻尼孔直徑的取值需在一個(gè)合理范圍內(nèi)，應(yīng)用以上計(jì)算方法對(duì)6種型號(hào)產(chǎn)品進(jìn)行了短阻尼孔直徑的計(jì)算，并對(duì)該6種型號(hào)產(chǎn)品均進(jìn)行了壽命考核，其結(jié)果見表2。

表2 多種型號(hào)產(chǎn)品的滑靴短阻尼孔直徑取值

通過表2可以看出，6種型號(hào)產(chǎn)品的滑靴短阻尼孔取值在Φ0.3 mm～Φ1 mm之間。

4 結(jié)論

(1) 本文推導(dǎo)了滑靴短阻尼孔直徑的計(jì)算公式，并且建立了短阻尼孔直徑仿真模型，為滑靴短阻尼孔直徑取值提供了一種方法。

(2) 滑靴短阻尼孔的取值需在一個(gè)合理范圍內(nèi)，一般在Φ0.3 mm～Φ1mm之間。