單向液壓閥

單向液壓閥4WE6HA61B/CW220-50N9Z5L

徑向運(yùn)動(dòng)會使油膜產(chǎn)生擠壓效應(yīng)，隨著柱塞的運(yùn)動(dòng)會使楔形油膜產(chǎn)生動(dòng)壓效應(yīng)。如果該位置油膜厚度非常小，就會產(chǎn)生固體接觸壓力。與外力平衡的反作用力因擠壓效應(yīng)、動(dòng)壓力效應(yīng)和固體接觸壓力產(chǎn)生。
承載潤滑參數(shù)計(jì)算
柱塞副的油膜厚度與柱塞在缸孔內(nèi)的姿態(tài)有關(guān)。當(dāng)表面發(fā)生磨損時(shí)，為了獲得更**的油膜厚度，必須考慮磨損深度。活塞的姿態(tài)可以用兩段相對于缸孔的偏心度來表示。油膜厚度可定義為活塞與缸孔在徑向的間隙。柱塞與缸孔表面接觸時(shí)，會發(fā)生彈性變形。柱塞和缸孔表面有粗糙峰，因此，設(shè)置由摩擦副表面粗糙度確定的*小接觸油膜厚度來估計(jì)接觸是否發(fā)生。
通過求解離散雷諾方程，可以得到柱塞副油膜的壓力分布，從而確定油膜對柱塞的反作用力。然后，采用Newton-Raphson法迭代求解活塞力平衡方程。自動(dòng)調(diào)整油膜厚度和厚度變化率，直到力平衡偏差小于給定的閾值。經(jīng)驗(yàn)上，每一圈計(jì)算的承載潤滑參數(shù)經(jīng)過4個(gè)計(jì)算周期后都具有循環(huán)性，這表明計(jì)算是收斂的，然后輸出*后一圈的計(jì)算結(jié)果。根據(jù)使用該模型的經(jīng)驗(yàn)，模擬結(jié)果顯示了3個(gè)周期左右的周期性。因此，當(dāng)仿真周期數(shù)等于或大于4時(shí)，認(rèn)為仿真是收斂的，輸出承載潤滑參數(shù)結(jié)果。
承載潤滑參數(shù)對磨損計(jì)算的影響

承載潤滑參數(shù)決定了柱塞副的承載潤滑條件，如圖6(a)所示，若外力過大，油膜無法提供足夠的反作用力來平衡油膜。柱塞和缸孔相互擠壓和滑動(dòng)。當(dāng)固體接觸壓力很大時(shí)，油膜破裂。此時(shí)，計(jì)算得到的油膜厚度可以為負(fù)值。為了表示實(shí)際情況，將油膜厚度設(shè)為零。如圖6(b)所示，柱塞表面與缸孔接觸的粗糙度峰值。在這種情況下，油膜尚未破裂，固體接觸壓力小，柱塞的粗糙峰是粘彈性的。當(dāng)粗糙峰在圓柱孔上滑動(dòng)時(shí)，可能需要一段時(shí)間才能變形。如果作用時(shí)間小于變形時(shí)間，則粗糙峰變形不徹底，會進(jìn)入缸孔。當(dāng)油膜厚度小于粘彈性變形后粗糙峰的高度時(shí)，則認(rèn)為這是一種會引起滑動(dòng)磨損的混合潤滑條件。
在不同的載荷和潤滑條件下，其磨損機(jī)理是多樣的。當(dāng)發(fā)生固體擠壓時(shí)，粘附節(jié)點(diǎn)會增加。粘接節(jié)點(diǎn)可能導(dǎo)致剪切斷裂和表面磨損。油膜壓力不足，不能形成粘接節(jié)點(diǎn)。當(dāng)粘彈性變形后的粗糙峰高度大于油膜厚度時(shí)，會發(fā)生滑動(dòng)磨損。氣缸孔的磨損深度可通過部分partial-EHL接觸滑動(dòng)磨損模型計(jì)算。
將承載潤滑參數(shù)離散到每個(gè)網(wǎng)格中，判斷磨損機(jī)理并計(jì)算磨損深度。將每個(gè)網(wǎng)格的磨損深度綜合為整個(gè)缸孔的磨損形貌。磨損發(fā)生后，柱塞副的表面形貌會發(fā)生變化，從而影響承載潤滑參數(shù)的計(jì)算，承載潤滑參數(shù)也會影響磨損過程的計(jì)算。
泵轉(zhuǎn)一圈所產(chǎn)生的磨損深度不足以影響承載潤滑參數(shù)，每轉(zhuǎn)一圈后重新計(jì)算油膜又很費(fèi)時(shí)。因此，我們設(shè)置磨損深度閾值來決定是否需要重新計(jì)算油膜。將每一轉(zhuǎn)的磨損量疊加在前一個(gè)周期上，直到超過閾值，然后重新計(jì)算油膜。柱塞與缸孔的接觸長度隨著缸體的轉(zhuǎn)動(dòng)而變化。柱塞腔內(nèi)壓力是計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)模型需要得到的一個(gè)重要邊界條件。它與泵的進(jìn)出口壓力等工作條件有關(guān)?；谏逃肅FD平臺，建立了軸向柱塞泵的仿真模型。
對某商用軸向柱塞泵進(jìn)行了試驗(yàn)，分析了缸孔的磨損區(qū)域和相應(yīng)的磨損深度。在加速壽命試驗(yàn)臺上進(jìn)行了240h的試驗(yàn)。加速壽命試驗(yàn)的試驗(yàn)泵加載壓力比正常工作壓力35 MPa高出1.23倍。
在加速壽命試驗(yàn)前后分別拆卸泵，取出缸體，測量缸孔的磨損情況。利用三坐標(biāo)測量儀對圓柱孔的圓周輪廓進(jìn)行了微米尺度的測量。三坐標(biāo)測量儀探頭掃描圓柱孔內(nèi)壁后，得到圓柱孔上截面的圓周輪廓。該測量裝置的分辨率小于1 μm，足以滿足磨損測量的要求。截面的周向輪廓可擬合為整個(gè)筒孔的三維輪廓?？梢酝茢?，由于柱塞/缸孔的結(jié)構(gòu)和受力條件的影響，缸筒兩端附近的軸向磨損梯度比其他地方更顯著。這是因?yàn)榭拷鼒A柱體兩端的測量截面比其他地方的更密集。
文獻(xiàn)薦讀 | 軸向柱塞泵磨損預(yù)測研究
經(jīng)三坐標(biāo)測量儀測試，試驗(yàn)前缸孔的外形接近于規(guī)則圓柱，各截面的形狀和直徑基本相同，而經(jīng)過240h試驗(yàn)后，由于磨損過程，兩端截面的直徑較大。通過試驗(yàn)前后氣缸孔廓線的差異，可以得到實(shí)際的缸孔磨損曲線。用同樣的方法測量被測活塞表面，未發(fā)現(xiàn)明顯的磨損剖面。

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