純水液壓柱塞泵及溢流閥關鍵技術的研究.pdf

1、液壓傳動因具有能量密度高,結構緊湊,布局靈活等優(yōu)點而得到廣泛應用.純水(包括自來水和海水)清潔無毒、不燃燒、無需存儲運輸,是一種綠色傳動介質.用純水做工作介質,擴展了液壓傳動的應用領域.純水液壓已經成功地應用于娛樂、食品、造紙、水下工具、消防等領域.純水液壓柱塞泵和溢流閥是純水液壓傳動的關鍵元件,使純水液壓進入實用的首要條件.純水液壓柱塞泵的關鍵摩擦副工作在高壓、高速下,為了獲得高的工作效率和使用壽命,要求摩擦副材料同時具有低的摩擦系數

2、和磨損率.純水液壓柱塞泵關鍵摩擦副材料的研制和結構設計成為研制純水液壓柱塞泵的關鍵技術.本文第一章分析了傳統(tǒng)液壓傳動面臨的難題,比較了油基液壓介質,難燃液及高水基介質,可降解液壓介質,純水液壓介質的特點.介紹了純水液壓的研究意義、內容、難點和應用狀況,指出解決水環(huán)境中關鍵摩擦副摩擦磨損難題,對新材料、新工藝進行實用研究,降低純水液壓元件造價,是純水液壓傳動進入實用的前提.第二章調研了水環(huán)境中材料摩擦學研究狀況,分析了純水液壓柱塞泵關鍵摩

3、擦副工作特點.指出純水液壓柱塞泵關鍵摩擦副工作在高壓、高速和高pV值、頻繁起動工況下,潤滑狀況惡劣.聚合物與金屬或聚合物與陶瓷配對時,摩擦系數小,聚合物的磨損率低,是適合純水液壓柱塞泵關鍵摩擦副的配對形式.第三章在MM-200摩擦磨損試驗機上評價了陶瓷自配對、聚合物與不銹鋼、聚合物與陶瓷配對時的摩擦學特性,分析了材料磨損表面、磨屑形貌及其摩擦磨損機理.結果表明:(1)陶瓷自配對時的主要磨損機理為疲勞磨損,陶瓷自配對時磨損率低,摩擦系數較

4、高.陶瓷試環(huán)在摩擦熱、水、應力等的作用下易發(fā)生破裂.(2)改性PEEK復合材料的摩擦學特性取決于添加物含量,所用載荷和配對材料.與等離子陶瓷涂層配對時,摩擦系數顯著降低,改性PEEK復合材料的磨損率顯著下降,摩擦學性能優(yōu)于與不銹鋼配對.第四章建立了滑靴靜壓支承和柱塞受力的數學模型.指出:(1)純水液壓柱塞泵中的滑靴和配流盤應采用不完全平衡型靜壓支承,即剩余壓緊力法設計.(2)在柱塞受力模型中,考慮了動壓支承力和液壓側向力.結果表明,忽略

5、這兩項力將導致計算出的柱塞受力減小.分析了分度圓直徑、柱塞的幾何長度和最小密封長度對柱塞受力和純水液壓柱塞泵容積效率的影響.第五章測試了純水液壓柱塞泵在不同壓力等級、不同轉速下的輸出流量和輸入扭矩,獲得了相應工況下的容積效率和機械效率.第六章研制了額定壓力為14 MPa,額定流量分別為40 L/min和100 L/min的直動式和先導式純水液壓溢流閥,測試了它們的動靜態(tài)特性.發(fā)明了并聯閥口結構,建立了并聯閥口式溢流閥的數學模型,提出了并