一種柱塞泵滑靴-卡盤磨損壽命計算方法
【專利摘要】本發(fā)明一種柱塞泵滑靴-卡盤磨損壽命計算方法，其計算方法步驟如下：1.微凸體載荷計算；2.許用磨損體積計算；3.許用磨損行程計算；4.滑靴自轉(zhuǎn)角速度計算；5.滑靴-卡盤磨損壽命計算。本發(fā)明可以直接應用于產(chǎn)品，通過建立液體摩擦功與滑靴相對卡盤自轉(zhuǎn)動能的關(guān)系確定滑靴自轉(zhuǎn)角速度，并結(jié)合Archard(阿恰德)粘著磨損模型通過理論計算確定柱塞泵滑靴-卡盤的磨損壽命，具有工程適用性強的優(yōu)點。
【專利說明】一種柱塞泵滑靴-卡盤磨損壽命計算方法

【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明提供一種柱塞泵滑靴-卡盤磨損壽命計算方法，特別是涉及一種在液體摩 擦力作用下柱塞泵由于滑靴自轉(zhuǎn)與卡盤的磨損壽命計算方法，屬于磨損壽命分析技術(shù)領 域。

【背景技術(shù)】
[0002] 航空液壓泵作為飛機液壓系統(tǒng)的動力元件，其性能直接影響液壓系統(tǒng)的工作狀 況，而航空液壓泵80%以上的故障是由于磨損引起的。目前針對航空液壓泵磨損失效的研 究主要集中在配流盤與轉(zhuǎn)子、柱塞與缸體以及滑靴與斜盤三對典型摩擦副上，且以對滑靴 副的研究最多，但均集中與滑靴與斜盤的磨損分析與設計上，而對滑靴與卡盤的磨損研究 較少。
[0003] 目前的航空液壓泵產(chǎn)品大多已針對滑靴與斜盤的磨損問題做了相應的工程改進， 如添加斜盤耐磨片以及滑靴下表面鍍銀等，這些措施都從很大程度上改善了滑靴與斜盤的 磨損問題，但滑靴與卡盤的磨損問題卻一直缺乏相應的理論和方法，使其對應的工程問題 日益突出，這在某型飛機的發(fā)動機驅(qū)動泵產(chǎn)品耐久性試驗中也暴露了大量滑靴與卡盤磨損 導致回油量增加的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 1、發(fā)明目的
[0005] 本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題，提供一種柱塞泵滑靴-卡盤磨損 壽命計算方法。它是通過計算在液體摩擦力作用下滑靴相對卡盤的自轉(zhuǎn)角速度，以此建立 磨損時間與磨損行程之間的聯(lián)系，進而結(jié)合Archard(阿恰德）粘著磨損模型分別計算微凸 體載荷、磨損體積、磨損行程以及磨損系數(shù)并最終求得柱塞泵滑靴-卡盤磨損壽命，為研究 航空液壓泵產(chǎn)品由于磨損導致的回油量增加問題奠定基礎。
[0006] 2、技術(shù)方案
[0007] 本發(fā)明一種柱塞泵滑靴-卡盤磨損壽命計算方法，該方法具體步驟如下：
[0008] 步驟一：微凸體載荷計算。由于滑靴圓環(huán)面與卡盤為間隙配合方式，在液壓泵工作 過程中卡盤與滑靴圓環(huán)面間存在油膜，并未直接接觸，所以卡盤對滑靴的法向壓力1為微 凸體載荷。若A表示滑靴上表面與卡盤的名義接觸面積，Η表示滑靴上表面硬度，則微凸體 載荷計算公式如式Q)所示：
[0009]

【權(quán)利要求】
1. 一種柱塞泵滑靴-卡盤磨損壽命計算方法，其特征在于：該方法具體步驟如下： 步驟一：微凸體載荷計算；由于滑靴圓環(huán)面與卡盤為間隙配合方式，在液壓泵工作過 程中卡盤與滑靴圓環(huán)面間存在油膜，并未直接接觸，所以卡盤對滑靴的法向壓力1為微凸 體載荷；若A表示滑靴上表面與卡盤的名義接觸面積，Η表示滑靴上表面硬度，則微凸體載 荷計算公式如式（1)所示：
0) 其中
(2) Ψ為塑性指數(shù)，用于兩接觸表面的接觸狀態(tài)；λ為膜厚比，用于兩接觸表面的潤滑狀 況;wa為微凸力載荷； 步驟二：許用磨損體積計算；由滑靴上表面許用磨損深度hw結(jié)合滑靴尺寸參數(shù)r2、r3， 計算滑靴上表面許用磨損體積￥￥，如式（3)所示： V, =^r22-r,；A 0) 步驟三：許用磨損行程計算；由步驟一計算所得微凸體載荷1與步驟二計算所得許用 磨損體積vw結(jié)合Archard即阿恰德粘著磨損模型計算滑靴上表面許用磨損行程Lw，如式 (4)所示：
(4) Η表示滑靴上表面硬度，Kadh為滑靴與卡盤接觸面磨損系數(shù)，其計算公式如式（5)所示： logKadh = 51ogf-2. 27 (5) 式中：f為滑靴與卡盤接觸面摩擦系數(shù)； 步驟四：滑靴自轉(zhuǎn)角速度計算；滑靴與斜盤間油膜的粘性摩擦力矩造成了滑靴相對卡 盤繞自身中心軸線的自轉(zhuǎn)，考慮滑靴與斜盤間液體粘性摩擦力矩在液壓泵從啟動至到達額 定轉(zhuǎn)速的時間內(nèi)所做的功全部轉(zhuǎn)化為滑靴繞自身中心軸線相對卡盤轉(zhuǎn)動的動能來計算滑 靴相對卡盤自轉(zhuǎn)的角速度；主要包括： a.液體摩擦力計算；滑靴與斜盤間為不完全平衡靜壓支承，二者之間存在一定厚度的 油膜，油膜分開了滑靴與斜盤，但存在著液體摩擦；滑靴與卡盤間液體摩擦力Ff計算公式如 式（6):
(6) 式中為滑靴尺寸參數(shù)，μ為油液的動力粘度，&為滑靴與斜盤間的油膜厚度，u 為柱塞分布圓上柱塞孔中心轉(zhuǎn)動線速度，其計算公式如式（7):
Γ) ω為柱塞分布圓上柱塞孔中心轉(zhuǎn)動角速度，R為柱塞分布圓半徑，η為柱塞泵轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn) 速； b. 液體摩擦功率計算；液體摩擦功率PfS粘性摩擦力矩T與柱塞分布圓上柱塞孔中心 轉(zhuǎn)動角速度ω求得，其中粘性摩擦力矩Τ計算公式如式（8):
液體摩擦功率Pf計算公式如式（9):
(9) 式中：&、R2為滑靴尺寸參數(shù)，ω為柱塞分布圓上柱塞孔中心轉(zhuǎn)動角速度，R為柱塞分 布圓半徑，η為柱塞泵轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，&為滑靴與斜盤間的油膜厚度，u為柱塞分布圓上柱塞孔 中心轉(zhuǎn)動線速度； c. 滑靴自轉(zhuǎn)角速度計算；若柱塞泵從啟動至到達額定轉(zhuǎn)速％過程中轉(zhuǎn)速線性增加，且 所用時間為h，柱塞泵達到額定轉(zhuǎn)速后滑靴以、時刻的末速度勻速自轉(zhuǎn)，考慮、時間內(nèi)的 能量轉(zhuǎn)換關(guān)系，式（10)所示關(guān)系：
(10) 式中：為滑靴自轉(zhuǎn)角速度，b為滑靴與斜盤間的油膜厚度，R為柱塞分布圓半徑，則 滑靴自轉(zhuǎn)角速度計算公式如式（11)所示：
(11) 式中：Ri、R2為滑靴尺寸參數(shù)，R為柱塞分布圓半徑，b為滑靴與斜盤間的油膜厚度，U 為柱塞分布圓上柱塞孔中心轉(zhuǎn)動線速度，I為轉(zhuǎn)動慣量； 步驟五：滑靴-卡盤磨損壽命計算；由步驟三計算所得滑靴上表面相對卡盤的許用磨 損行程Lw與步驟四計算所得滑靴自轉(zhuǎn)角速度ω(ι，結(jié)合滑靴尺寸參數(shù)得時間t內(nèi)滑靴相對 卡盤的磨損行程L為：
(12) 則滑靴-卡盤磨損壽命tw計算公式如式（13)所示：
(13) 式中：r2、r3為滑靴尺寸參數(shù)，hw為滑靴上表面許用磨損深度，K adh為滑靴與卡盤接觸面 磨損系數(shù)，wa為微凸體載荷，Η表示滑靴上表面硬度。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種柱塞泵滑靴-卡盤磨損壽命計算方法，其特征在于：步 驟一中所述的"微凸體載荷"是指在非剛性接觸表面的微觀接觸方式中，兩個接觸表面上存 在的微小凸體之間的作用力。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種柱塞泵滑靴-卡盤磨損壽命計算方法，其特征在于：步 驟二中所述的"許用磨損體積"是指該單元所能接受的最大磨損體積。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種柱塞泵滑靴-卡盤磨損壽命計算方法，其特征在于：步 驟三中所述的"許用磨損行程"是指該單元所能接受的最大的等效磨損行程。
【文檔編號】G06F19/00GK104156598SQ201410395702
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年8月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月13日
【發(fā)明者】陳云霞, 井海龍, 廖尋, 康銳 申請人:北京航空航天大學