[發(fā)明專利]一種基于非均勻間隙油膜的滑靴副偏磨磨損預(yù)測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711464363.0
• 申請(qǐng)日: 2017-12-28
• 公開（公告）號(hào): CN108133109B
• 公開（公告）日: 2020-02-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王少萍;石存;王興堅(jiān);王軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20
• 代理公司: 11121 北京永創(chuàng)新實(shí)專利事務(wù)所
• 代理人: 冀學(xué)軍

1.一種基于非均勻間隙油膜的滑靴副偏磨磨損預(yù)測(cè)方法，其特征在于，具體構(gòu)建步驟如下：

步驟一、針對(duì)斜盤式軸向柱塞泵使用的初始階段，用網(wǎng)格對(duì)滑靴/斜盤之間的楔形油膜劃分區(qū)間，計(jì)算各個(gè)網(wǎng)格區(qū)間的平均油膜

劃分的區(qū)間為(m-1)×(n-1)個(gè)；

h(r,θ)表示每個(gè)網(wǎng)格區(qū)間頂點(diǎn)的油膜厚度；其中r表示極坐標(biāo)下滑靴底面任意一點(diǎn)的極徑，θ表示極坐標(biāo)下滑靴底面任意一點(diǎn)的極角；dr表示網(wǎng)格區(qū)間徑向的單位長(zhǎng)度；dθ表示網(wǎng)格區(qū)間周向的單位長(zhǎng)度；

步驟二、各個(gè)網(wǎng)格利用自身的平均油膜計(jì)算該網(wǎng)格區(qū)間的磨損量R_w(r,θ)；

其中，R_w為單位行程的磨損量；K為潤(rùn)滑磨損系數(shù)；S_m為粗糙峰的平均波長(zhǎng)；N＝1/S_m表示單位行程的粗糙峰波數(shù)；α為高度修正系數(shù)；σ為復(fù)合表面粗糙度；H^*代表摩擦副相對(duì)硬度比；β₀是冪指數(shù)；v為摩擦副相對(duì)速度；τ＝η_m/G_c為延遲時(shí)間，η_m為材料的動(dòng)力黏度，G_c為材料的剪切模量；

步驟三、對(duì)所有網(wǎng)格區(qū)間的磨損量R_w(r,θ)進(jìn)行積分，得到整個(gè)滑靴底面的磨損量

步驟四、計(jì)算柱塞泵的缸體每旋轉(zhuǎn)一周后柱塞泵各滑靴的橢圓行程L；

L＝2πR+4R(secβ-1)

其中，R為柱塞泵的柱塞孔分度圓半徑；β為斜盤傾角；

步驟五、將整個(gè)滑靴底面的磨損量沿著滑靴的橢圓運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行曲線積分，得到缸體每旋轉(zhuǎn)一周滑靴副總的磨損量v_total；

步驟六、根據(jù)滑靴副總的磨損量v_total設(shè)定初始階段的滑靴底面輪廓磨損量，并對(duì)下一階段的油膜厚度進(jìn)行更新；

柱塞泵實(shí)際工作過程中，滑靴經(jīng)過多次偏磨磨損后，底面內(nèi)外邊緣會(huì)形成近似弧形的磨損輪廓；不考慮滑靴磨損程度沿周向的差異性，滑靴底面弧形輪廓與斜盤表面構(gòu)成的間隙，即油膜厚度為：

上式中，h_t表示當(dāng)前階段油膜厚度，h_t+1表示考慮滑靴偏磨磨損輪廓后更新的下一階段油膜厚度；R_mi為滑靴內(nèi)邊緣磨損輪廓的擬合半徑；R_mo為滑靴外邊緣磨損輪廓的擬合半徑；r_inS為滑靴底面內(nèi)半徑；r_outS為滑靴底面外半徑；r_mi為滑靴的內(nèi)邊緣徑向的最大磨損量，h_mi為滑靴的內(nèi)邊緣縱向的最大磨損量；r_mo為滑靴的外邊緣徑向的最大磨損量；h_mo為滑靴的外邊緣縱向的最大磨損量；

步驟七、利用更新后的油膜厚度h_t+1，返回步驟二，計(jì)算每個(gè)網(wǎng)格區(qū)間的磨損量并積分后，沿著滑靴的橢圓運(yùn)動(dòng)軌跡再次積分，得到下一階段滑靴副總的磨損量；

步驟八、最終得到斜盤式軸向柱塞泵使用的各個(gè)階段中滑靴副偏磨的磨損量，以及預(yù)測(cè)下一階段的磨損狀態(tài)。

2.如權(quán)利要求1所述的一種基于非均勻間隙油膜的滑靴副偏磨磨損預(yù)測(cè)方法，其特征在于，所述的步驟一中，每個(gè)網(wǎng)格區(qū)間頂點(diǎn)的油膜厚度h(r,θ)可根據(jù)Wang等提出的滑靴副動(dòng)態(tài)潤(rùn)滑模型可得：

其中h₁，h₂，h₃表示滑靴底面外圓上相位差為120°的三點(diǎn)油膜厚度；r_outS為滑靴底面外半徑；Δh_T為熱變形導(dǎo)致的油膜厚度修正量；Δh_p為壓力彈性變形導(dǎo)致的油膜厚度修正量。

3.如權(quán)利要求1所述的一種基于非均勻間隙油膜的滑靴副偏磨磨損預(yù)測(cè)方法，其特征在于，所述的步驟五中，缸體旋轉(zhuǎn)一個(gè)周期內(nèi)造成的滑靴-斜盤接觸面體積損失v_total，滿足如下關(guān)系式：

分析可知，初始階段滑靴副總的磨損量v_total與滑靴副油膜厚度呈冪指數(shù)關(guān)系，滑靴副總的磨損量v_total與斜盤傾角的正割函數(shù)secβ呈正比。

4.如權(quán)利要求1所述的一種基于非均勻間隙油膜的滑靴副偏磨磨損預(yù)測(cè)方法，其特征在于，所述的步驟六中，滑靴內(nèi)外邊緣磨損輪廓的擬合半徑R_mi和R_mo通過幾何關(guān)系求解得到：