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產(chǎn)品名稱(chēng): 軸向柱塞泵馬達
產(chǎn)品規格: XM-F75F/XM-F40L
產(chǎn)品說(shuō)明: 國內外專(zhuān)家對軸向柱塞泵馬達40年來(lái)的研究成果對本公司產(chǎn)品升級提供了技術(shù)支撐:
  斜盤(pán)軸向柱塞泵馬達由于其結構特點(diǎn),可以達到較高的效率和耐壓,可以實(shí)現多種變量功能,因此,成為液壓技術(shù)中的王牌元件。但由于其一般有至少四對滑動(dòng)摩擦副:配油盤(pán)-缸體、缸體-柱塞、柱塞頭-滑履球窩、滑履-斜盤(pán),潤滑狀況復雜,因此,耐久性就成為其關(guān)鍵指標,也是國內產(chǎn)品與世界先進(jìn)水平差距最大的一方面。為配合工業(yè)強基戰略,特編寫(xiě)此文,主要參考了Breuer的博士論文(德國亞琛工大流體傳動(dòng)控制研究所IFAS 2007)中的文獻綜述部分和文獻[2~6]。為便于與參考文獻對應檢索,文中人名都保留拉丁字母。
  軸向柱塞泵馬達研究綜述
  關(guān)于普通滑動(dòng)軸承的摩擦狀況,德國人Stribeck根據大量測試結果,在1902年總結出了著(zhù)名的Stribeck曲線(xiàn)。從中可以看出,在混合摩擦區摩擦系數最小。而由于在液體摩擦區,材料磨損最少,所以,滑動(dòng)軸承較理想的是工作于混合摩擦與液體摩擦交界處。該曲線(xiàn)對設計滑動(dòng)軸承十分有價(jià)值,因此,被收入德國工業(yè)標準DIN 50281:1977-10 《軸承中的摩擦:概念、種類(lèi)、狀況、物理量》。
  d-摩擦表面間的距離 R-摩擦表面的粗糙度
  μ-摩擦系數=摩擦力/正壓力
  u-當量速度=潤滑液動(dòng)力粘度×滑動(dòng)速度/正壓力
  I-邊界摩擦 II-混合摩擦 III-液體摩擦
  圖 滑動(dòng)摩擦的Stribeck曲線(xiàn)
  然而,相比于普通滑動(dòng)軸承,作用在軸向柱塞泵的摩擦副上的負荷、壓力分布、幾何和運動(dòng)學(xué)的關(guān)系要復雜得多。由于各個(gè)滑動(dòng)點(diǎn)的耦合,柱塞在球窩接頭和缸體孔內具有不確定的自由度,使得摩擦接觸的計算相當困難。就拿柱塞來(lái)說(shuō),柱塞雖然也有類(lèi)似普通滑動(dòng)軸承中的軸的轉動(dòng),有軸向的平動(dòng),但還受到一個(gè)由滑履作用給柱塞的,在承載面積(缸體)之外的側向力,使得柱塞帶來(lái)的摩擦損失成為功率損失的主要部分。因此,在傳統滑動(dòng)軸承理論基礎上積累的經(jīng)驗,只能有限地應用。
  Van Der Kolk(1972)最早嘗試研究柱塞-缸體間的摩擦力問(wèn)題。他設計建立了一臺斜盤(pán)試驗臺進(jìn)行實(shí)驗。然而,由于實(shí)驗的斜盤(pán)旋轉軸與柱塞軸線(xiàn)重合,因此,柱塞無(wú)軸向運動(dòng),只受到一個(gè)旋轉的側向力。在實(shí)驗和理論上,他避開(kāi)了由于柱塞軸向運動(dòng)的承載壓力分布,把摩擦學(xué)問(wèn)題簡(jiǎn)化為一個(gè)傾斜的,外部側向加載的單邊邊緣壓力增高的滑動(dòng)軸承。他特別關(guān)注了柱塞伸出最多的位置(下死點(diǎn))。間隙中壓力分布的測量結果表明,壓力積聚主要發(fā)生在間隙的邊緣區域。在理論研究部分,他第一次采用數值解法解雷諾方程。
  Renius(1974)認識到Van Der Kolk試驗臺的局限性,提出了一種改進(jìn)的結構,考慮了柱塞的軸向運動(dòng)。他使用了一個(gè)完全靜壓承載的測量套和一個(gè)補償柱塞,把壓力與摩擦力分開(kāi)來(lái)測量。這個(gè)試驗臺采用了一個(gè)與轉角相關(guān)的閥控,從而可以模擬泵、馬達,或者等壓工作,即柱塞在縮回和伸出時(shí)都承受壓力。這樣,就能夠實(shí)驗模擬所有在實(shí)際工作中出現的狀況。在實(shí)際工作中不會(huì )直接發(fā)生的等壓操作非常適合于了解在柱塞上發(fā)生摩擦的大致?tīng)顩r。他進(jìn)行了參數廣泛的試驗,壓力15~200bar,傾斜角0~20°,速度2000~100r/min。此外,他還進(jìn)行了特殊的起動(dòng)試驗。他以經(jīng)典滑動(dòng)軸承理論的形式展示他的試驗結果,詳細討論了相似性準數,如Sommerfeld數,或Gümbel-Hersey數在他的測試中的有效性和適用性。他從實(shí)驗獲得的主要結果如下:
 ?。?)柱塞-缸體的滑動(dòng)摩擦特性可以從驅動(dòng)角進(jìn)行描述,證明了Stribeck曲線(xiàn)在明顯的混合摩擦區域的有效性。
 ?。?)展示了相似準數Gü=ηω/р的良好可用性,這里,η是粘度,ω是驅動(dòng)轉速,p是柱塞孔內壓力。指出,如Van Der Kolk所描述的邊緣壓力增加的影響,對柱塞-缸體接觸無(wú)實(shí)際意義。
 ?。?)柱塞的摩擦對馬達的起動(dòng)特性起決定性作用,這導致起動(dòng)損失會(huì )達到馬達理論轉矩的13%~16%。同時(shí),在滑履處經(jīng)常出現大的泄漏,這可用球頭和柱塞間有很大的旋轉摩擦力來(lái)解釋。
 ?。?)柱塞相對驅動(dòng)角的轉動(dòng)不在所有工作點(diǎn)與驅動(dòng)旋轉一致。從理論上考慮,得出的結論是,相對轉動(dòng)對摩擦特性是不利的。
 ?。?)柱塞的直線(xiàn)運動(dòng)對于支撐壓力的建立,從而使摩擦副表面分離,在馬達模式具有特別重要的意義,這點(diǎn)通過(guò)變參數的測試被證實(shí)。
 ?。?)他在試驗中發(fā)現有困油現象,但認為影響不顯著(zhù)。
 ?。?)柱塞和缸體之間的間隙在實(shí)驗中表現出對摩擦進(jìn)程影響極大,建議小于柱塞直徑的1%。間隙的下限應由充分的潤滑,而不應由泄漏的要求來(lái)確定。
 ?。?)他對柱塞-缸體配合的設計提出建議:對泵采用光滑的不帶均壓槽,帶短的導向段的短柱塞,對馬達則采用長(cháng)的導向段。
  Dowd和Barwell(1974)建立了一個(gè)研究柱塞和缸體間摩擦的試驗臺。柱塞的直線(xiàn)運動(dòng)通過(guò)一個(gè)凸輪驅動(dòng)實(shí)現,未考慮側向力。測量是基于恒壓力原則。作為創(chuàng )新,使用了一個(gè)金屬接觸傳感器:通過(guò)測量摩擦副之間的電阻變化來(lái)檢測是否接觸。他們研究了柱塞粗糙度和材料副的影響,從而確定,降低表面粗糙度到一定程度后,摩擦力不會(huì )繼續減小。
  Regenbogen(1978)使用了與Renius基本相同的實(shí)驗設置。除了帶滑履的柱塞外,他還研究了帶球頭的柱塞和連桿支撐的柱塞(斜軸泵)。作為研究結果,他提出了一系列設計建議:如最大偏轉角,低成本的材料副,柱塞的間隙和導向長(cháng)度。對于馬達,他建議,長(cháng)導向柱塞,但可以有一個(gè)中斷,以減少高速時(shí)的損失。
  幾乎在同時(shí),B?inghoff(1977)推進(jìn)了對軸向柱塞機械的滑履的研究。他成功地從理論上導出了滑履對斜盤(pán)滑動(dòng)面的傾斜作用力,并通過(guò)實(shí)驗證實(shí)。柱塞所受的力和在柱塞及滑履之間的球窩接頭的力都被包括在計算中。根據他的研究,滑履和斜盤(pán)之間的最小間隙點(diǎn)的橢圓軌跡,和斜盤(pán)平面與柱塞軸的交點(diǎn)橢圓軌跡并不重合。了解了相對速度和滑履下的間隙變化,可以計算出滑履相對旋轉角的損失流量。
  Hooke和Kakoullis(1981)的試驗也主要研究滑履-柱塞的接觸。一系列試驗的結果表明,柱塞的相對轉動(dòng)隨驅動(dòng)轉速增加而減小,這一點(diǎn)Renius也曾發(fā)現。此外,壓力增加時(shí),柱塞更傾向旋轉,因為球窩接頭處由于壓力增加導致的摩擦力的增加高于柱塞側向力的增加。
  Renvert(1981)提出了多種研究液壓馬達的低速和起動(dòng)特性的測試方法。作為最常用的方法是強制恒速旋轉,因為這樣可以避免其他的方法(在恒定負載下起動(dòng),固定住馬達軸,定流量)測試結果的很大的離散。他特別系統化地進(jìn)行的試驗結果被ISO 4392-1采納,推薦為測量馬達起動(dòng)和低速特性的方法。
  Weiler(1982)用實(shí)驗和仿真的方法研究了馬達柱塞結構對低速特性的影響。他對各種接觸點(diǎn)的摩擦和泄漏狀況進(jìn)行了詳細的研究,把結果與仿真比較。仿真模型盡管在建立時(shí)某些部分作了一些顯著(zhù)簡(jiǎn)化,還是可以較好地再現馬達的特性。因此,他首次可以不直接在各柱塞測試,而展示馬達低速和起動(dòng)時(shí)在滑履處泄漏增加的問(wèn)題。
  Koehler(1984)研究了在馬達起動(dòng)時(shí)柱塞–缸體間隙中由于摩擦力的壓力分布。他的實(shí)驗設置包括一個(gè)由缸體驅動(dòng)的柱塞和一個(gè)側向力缸,通過(guò)這個(gè)缸可以自由地施加側向載荷。他建立的仿真模型可以計算出,考慮到柱塞彎曲變形后間隙中的壓力分布。他提出,為了得到最佳的起動(dòng)和低速特性,柱塞–缸體間的最佳間隙必須約為柱塞直徑的1‰。
  Ivantysynova(1985)第一次使用雷諾和能量方程對間隙中的非等溫流進(jìn)行數值計算,并和測試結果比較。能量方程模型采用了Vogelpohl的耗散函數作為源項。測試裝備包括一個(gè)雙孔的旋轉斜盤(pán)泵,其排出腔可以通過(guò)控制閥短路。
  Ezato和Ikeya(1986)建立了一個(gè)研究柱塞-缸體摩擦力的測試臺。通過(guò)一個(gè)支承在滾動(dòng)軸承上的測量套,把側向力與軸向力分開(kāi)測量,因此,只能施加較小的側向力。該測試是在恒壓模式進(jìn)行的,重點(diǎn)是起動(dòng)與低速特性。研究了柱塞表面粗糙度、材料和硬表層的影響,后者在試驗當時(shí)表明還不適用。
  Jacobs(1993)采用人為添加污染顆粒的方法對泵馬達進(jìn)行試驗,提出采用一種替代材料與(通過(guò)物理氣相沉積PVD的)硬表層的組合,可顯著(zhù)提高軸向柱塞泵的耐磨特性及滑動(dòng)特性。
  Fang和Shirakashi(1995)對軸向柱塞機械進(jìn)行了理論和實(shí)驗研究。他們的仿真模型,雖然解了柱塞行程所有位置的雷諾方程,但沒(méi)有考慮由于壓力排油引起的動(dòng)態(tài)壓力積聚效應。所進(jìn)行的測量顯示了柱塞相對轉動(dòng)的有益作用,與Renius和Regenbogen所說(shuō)的相反。
 Donders(1998)用多種實(shí)驗研究了各種摩擦副的影響,并將獲得的認識應用到用于高水基液(HFA)的軸向柱塞機構的設計。他研發(fā)了測量柱塞和滑履的摩擦與壓力分布的裝置。測量柱塞摩擦的試驗臺含有一個(gè)與力傳感器外殼相連的柱塞。該柱塞具有一安裝在柱塞底部的楔形間隙補償柱塞。為了模擬柱塞和缸體間的相對運動(dòng),缸體由一曲柄驅動(dòng)往復運動(dòng),作用在柱塞球頭的側向力由一個(gè)外部壓力缸產(chǎn)生。Jang、Oberem[29]和Van Bebber也使用了同一測試臺,部分略作修改。
  Donders利用了一個(gè)特殊的摩擦計進(jìn)行滑履摩擦力試驗。斜盤(pán)在旋轉,壓緊力類(lèi)似真實(shí)機。在試驗中柱塞的傾斜被忽略。試驗表明,計算出來(lái)的滑履密封突起之間的壓力分布可以與測量數據非常好地吻合,并且可以預期,在相對速度較高時(shí),滑履會(huì )由于液體動(dòng)力而浮起。
  Donders試圖從測量到的各個(gè)摩擦副的損耗導出整臺機器的損耗,在一定程度上獲得成功。然而,事實(shí)證明,要較準確地仿真斜盤(pán)機的工作過(guò)程,至關(guān)重要的是設計出接近實(shí)際工況的測量裝置。尤其是軸向柱塞機械摩擦部件之間復雜的相互作用必須要在設計測量裝置時(shí)就考慮進(jìn)去。
  Manring(1999)采用了與Ezato和Ikeya相同的安裝在滾動(dòng)軸承上的測量套來(lái)測量柱塞-缸體之間的摩擦力。在這里,斜盤(pán)不旋轉,只做往復線(xiàn)性運動(dòng),以產(chǎn)生柱塞的行程,所以沒(méi)有模擬圓周運動(dòng)的側向力。根據測試結果為混合摩擦區導出了一條用指數函數逼近的Stribeck曲線(xiàn)。在模型中沒(méi)有考慮由柱塞的伴隨運動(dòng)和旋轉產(chǎn)生的擠壓膜效應。沒(méi)有試驗低速區域。
  Tanaka(1999)通過(guò)實(shí)驗研究了柱塞的剛性和柱塞端面處宏觀(guān)幾何形狀對起動(dòng)和摩擦力的影響。試驗臺使用了類(lèi)似Renius試驗臺由靜壓支承的測量套。一個(gè)剛性較低的柱塞會(huì )導致較低的摩擦力(長(cháng)導向柱塞,在混合摩擦區測量)。
  ZhangYangang(張延剛,2000)研究了改善軸向柱塞機械的低速和起動(dòng)特性的措施。他借助恒定強制旋轉的方法(參見(jiàn)Renvert)分析了馬達中的摩擦和泄漏。為了加深分析,他使用了多個(gè)試驗臺,包括Donders的帶可移動(dòng)缸套,側向力部位固定的單柱塞試驗臺,等效最低轉速相當于5r/min。他把他在一個(gè)斜盤(pán)馬達試驗中測到的摩擦和泄漏損失量化:馬達實(shí)際輸出轉矩只有理論轉矩的77%,柱塞-缸體間摩擦損失8.7%,柱塞-滑履間損失6.1%,缸體-斜盤(pán)間3.8%,滑履-斜盤(pán)間3.1%,其余損失1.0%。
  Nevoigt(2000)研究了用硬表層改善液壓元件摩擦副的耐磨性。他利用液壓缸活塞桿進(jìn)行摩擦力試驗,考察了磨損的的情況。
  Liu Ming(劉明,2001)和Krull(2001)考察了在軸向柱塞機械上柱塞帶有油潤滑的接觸,目的是把這種機械作為傳遞振動(dòng)的元件來(lái)仿真。Liu提出了各個(gè)元件在以空間力作用為基礎的解析描述方程,而Krull通過(guò)廣泛的試驗調查了所需要的剛性摩擦值和阻尼值。為此,他使用了三個(gè)不同的試驗臺:試驗臺1,確定柱塞和缸體的剛度及其間的阻尼;試驗臺2,滑履球窩中的摩擦轉矩;試驗臺3,滑履的剛度和阻尼。Knull沒(méi)有測量軸向和切向的摩擦力,而是從Renius的摩擦測量中評估。Knull獲得的數據表明,在許多情況下柱塞運行在混合摩擦區,而脈動(dòng)的側向力不足以使柱塞脫離混合摩擦區。Knull把在滑履球窩處的摩擦歸結為潤滑良好的混合摩擦;摩擦系數非常接近已知的青銅-鋼或黃銅-鋼的值。雖然這還是個(gè)問(wèn)題,即,通過(guò)在特殊的試驗臺進(jìn)行的一些測量所獲得的摩擦系數和近似公式是否足以精確反映實(shí)際機器的柱塞的摩擦特性,但Liu的工作表明,利用這些數據足以把軸向柱塞機器看作一個(gè)旋轉振蕩系統。因為摩擦力是基于Renius的測量,因此在極低速運行的范圍很難保證有效。
  Kleist(2002)研發(fā)了一個(gè)計算柱塞摩擦與泄漏的仿真程序,求解了缸體轉動(dòng)時(shí)柱塞的相對運動(dòng)速度。從所謂的粗糙潤滑間隙的平均雷諾方程的穩態(tài)和瞬變分量確定了作用在柱塞上的力。所使用的AFM模型(平均流動(dòng)模型)采用了基于Partir和Cheng研究的表面粗糙度的統計方法。此外,固體作用力部分采用了Greenwood和Williamson的接觸壓力模型建模。Kleist表明,考慮表面粗糙度對間隙通過(guò)粗糙峰接觸的承載能力是非常重要的,特別是在低速時(shí)不可忽視。他還討論了能量方程在考慮了間隙中的溫度對壓力積聚的依賴(lài)性的通解,但得到的結果是,在他研究的情況下,不一定要考慮,但表示,這樣的考慮是有用的。為了驗證他的理論模型,他建立了多個(gè)試驗臺,特別重要的是,一個(gè)能進(jìn)行多種測試的內部支撐的徑向柱塞泵——摩擦、溫度、間隙中的壓力積聚,一個(gè)如Donders的,缸體可動(dòng),可對柱塞側向加載的試驗臺。除了對柱塞-缸體的摩擦接觸進(jìn)行仿真外,他還進(jìn)行了滑履-斜盤(pán)接觸部位的計算。他指出,密封環(huán)表面的輪廓及所有倒角在建模時(shí)都必須考慮,因為這對計算結果具有重大的影響。一個(gè)考慮所有滑動(dòng)接觸的計算,因為計算時(shí)間過(guò)長(cháng)而放棄。
  他根據一系列仿真的結果,提出了改進(jìn)設計,長(cháng)缸孔配合長(cháng)柱塞的建議。
  上述對柱塞摩擦力的模擬發(fā)生在中等速度和較小的傾斜角(750r/min,15°),與現代軸向柱塞馬達惡劣的工作條件不能相比。
  Sanchen(2003)繼續了Kleist的工作,把柱塞腔中壓力積聚的動(dòng)態(tài)計算一并結合入泵馬達設計軟件PUMA,從而可以輸出作用在斜盤(pán)調整機構或傳動(dòng)軸軸承的力。這里沒(méi)有考慮低速(≤500r/min)。研究表明,如果要描述柱塞-缸體間出現的摩擦的話(huà),間隙中動(dòng)態(tài)壓力的積聚過(guò)程需要特別關(guān)注。
  Wieczorek(2000)提出了一個(gè)描述斜盤(pán)機械間隙流動(dòng)的仿真模型CASPAR。它可以計算滑履-斜盤(pán),柱塞-缸體和缸體-配油盤(pán)間的滑動(dòng)接觸。附帶可以模擬其中的機械(運動(dòng)學(xué),動(dòng)力學(xué))和液壓(在缸體腔的壓力建立)效應。潤滑有效作用面不限于簡(jiǎn)單的基本幾何形式,而是可以在一定限度內自由確定。與Kleist和Sanchen研發(fā)的BHM和PUMA程序不同,CASPAR除了解雷諾方程外,還解了能量方程,從而可以考慮間隙中的非等溫過(guò)程。該程序需要知道所有界定間隙的部件的溫度和體積。發(fā)生在混合摩擦區的接觸力,由一個(gè)簡(jiǎn)化的模型描述。計算的結果是壓力和溫度的分布以及間隙的泄漏。這項工作展示了這種計算的原則可行性,并給出了一些計算實(shí)例。這也表明,在柱塞-缸體接觸區可以認為是混合摩擦。由于用于檢驗的僅是非常高的轉速(>2000r/min),接觸力的簡(jiǎn)化計算被視為可靠的。
  olems(2001)的工作專(zhuān)注于仿真程序CASPAR的熱力學(xué)模型。他對該程序做了這樣的補充:在柱塞間隙產(chǎn)生的熱傳遞給缸體,并從那里傳遞給周邊殼體里的泄漏油,接觸力被再次借助一個(gè)簡(jiǎn)化模型描述。在一個(gè)系列產(chǎn)品的缸體上裝了溫度傳感器的試驗表明,仿真和測量結果相當吻合。測量值被相對斜盤(pán)傾角和壓力表述。轉速和操作模式通過(guò)“名義轉速”給出,可以看出轉速n>2000r/min。
  oberem(2002)研究了軸向柱塞泵的各個(gè)摩擦部位,目標是研發(fā)一個(gè)用于高水基液(HFA)的軸向柱塞泵和馬達。他的試驗臺是從Donders的曲柄驅動(dòng)柱塞套的試驗臺進(jìn)一步發(fā)展而來(lái)。由于介質(zhì)的低粘度,幾乎所有的摩擦過(guò)程都發(fā)生在混合摩擦區域。柱塞摩擦試驗,高速在10~1500r/min,低速在1~10r/min,都在恒壓力下進(jìn)行。僅在高速范圍測試了速度和壓力的依賴(lài)性,不同柱塞長(cháng)度和間隙,以及伸出長(cháng)度和柱塞環(huán)槽的影響。在低速范圍內,重復進(jìn)行的測試結果很離散,其原因可以歸結為速度波動(dòng)和測量套的靜壓軸承失效。由于固體摩擦占很大比例,因此測量到的摩擦力變化,如所預期的似一個(gè)純粹庫侖摩擦,而不是僅僅依賴(lài)于柱塞行程。為了解決混合摩擦問(wèn)題,Oberem提出了部件加硬表層,或用減摩擦材料,優(yōu)選陶瓷基替代。
  Van Bebber(2003)探討了將梯度碳化層應用于軸向柱塞機械。這種工藝原則上可以用于軸向柱塞機械的所有摩擦部位,特別是可以代替缸體-配油盤(pán)和柱塞-缸體通常使用的有色金屬。他認為特別有希望作為替代用的梯度硬表層HfCg和ZrCg(梯度碳化鉿和碳化鋯層)的特點(diǎn)在于,在厚度為幾μm(中間值約4μm)的層中,表面較軟,層中部較硬,在層與基體結合處又變得軟些,以獲得更好的附著(zhù)效果。在研究中發(fā)現,在通常柱塞-缸體接觸高表面壓力(>50N/mm2)處使用硬表層有困難。為了改善這一點(diǎn),他使用了各種FEM工具和BHM程序進(jìn)行研究。同時(shí),他在已有的試驗臺上進(jìn)行柱塞摩擦力測試,使用BHM的計算只在較高的轉速吻合。通過(guò)在缸體孔底部開(kāi)槽理論上可以改善柱塞邊緣壓力效應,但不能被實(shí)驗證明。改善摩擦條件和機械液壓效率不是該研究的主要目的,硬表層系統的優(yōu)良的摩擦特性可以帶來(lái)更多的效果,這在各個(gè)測試臺進(jìn)行梯度層測試時(shí)可以看到。
  Breuer(2007)采用了剛性的壓電力傳感器作為柱塞的一部分,在馬達低速試驗臺上測試了柱塞的摩擦力[1],通過(guò)測試和計算,揭示了摩擦力產(chǎn)生的關(guān)鍵機理,并用于改進(jìn)了柱塞設計。通過(guò)試驗引出了柱塞機構設計指南。
  Gels(2011)研究了柱塞-缸體的硬表層及相應形狀。為了取得更好的耐磨性能,摩擦副可以采用硬-硬組合來(lái)替代傳統的硬-軟組合:如采用調質(zhì)鋼加碳化鋯表層。但以往的跑和階段就不再發(fā)生了,因此,有必要,預先把柱塞和缸孔加工出一定的形狀。通過(guò)仿真,找出了適當的形狀參數,并考慮了加工工藝,然后在一個(gè)單柱塞試驗臺,以及一臺完整的柱塞機械上進(jìn)行了試驗,結果表明,硬-硬摩擦副可以提高承載能力,而精細的外形可以提高效率。
  Enekes(2012)除了研究了PVD硬表層在不帶添加劑的合成酯中的摩擦損失外,還通過(guò)CFD方法研究了在泵殼體內的油液由于被缸體旋轉攪動(dòng)造成的能量損失,并通常了改善的措施。
  Scharf(2014)繼續研究了梯度碳化鋯表層在快速生物降解液中的摩擦磨損特性。通過(guò)測試證明,可以顯著(zhù)減小摩擦,提高耐久性。通過(guò)預先在柱塞和缸孔加工出球弧形,可以起到輔助作用。通過(guò)解析間隙中的潤滑狀況,考察了不同的球弧形參數,找出了最佳的形狀[4]。
  從以上的綜述可以看到,國外四十多年來(lái)對軸向柱塞機械的研究,經(jīng)歷了從簡(jiǎn)單到復雜,從單一到綜合,持續不斷往前推進(jìn)的研究歷程,始終不變的是,理論結合測試,在測試驗證的基礎上推進(jìn)理論,在此基礎上建立越來(lái)越綜合接近實(shí)際工況的仿真程序。本文所綜述的還只是已公開(kāi)的論文,各大公司內部進(jìn)行的研究肯定還數倍于此。這些研究沒(méi)有,也不可能在圖紙和工藝卡上完全表達出來(lái)。所以,以為搞到圖紙和工藝卡,就能趕上世界先進(jìn)水平的想法,是極其幼稚的。
  目前世界先進(jìn)水平的柱塞泵的工作壽命,在沖擊很頻繁,如挖掘機的工況下,可以達到8000h以上;在沖擊不頻繁,如起重機的工況下,可以達到15000h以上;力士樂(lè )在2010年使用現代設計技術(shù),完全重新設計的柱塞變量單元A15VSO;近期推出的A4VHO的工作壓力已可達到630bar,都是這些長(cháng)期持續研究的產(chǎn)業(yè)化結果。

  本系列軸向柱塞泵工作時(shí)可產(chǎn)生32Mpa的壓力,可將純凈的液壓油輸入到各種油壓機、液動(dòng)機等到液壓系統中,以產(chǎn)生巨大的工作動(dòng)力;同時(shí)柱塞泵可以作為液壓馬達使用。根據需要,柱塞泵有多種變量形式。本柱塞泵廣泛用于船舶航空、礦山、冶金、壓鑄、鍛造、機床的各類(lèi)機械中,其特點(diǎn)是體積小、效率高、壽命長(cháng)、設計先進(jìn)、結構緊湊、維護方便。


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