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1、第26卷第12期1362010年12月農(nóng)業(yè)工程學報TransactionsoftheCSAEVroI．26No．12Dec．2010錐形配流副彈流潤滑模型與數(shù)值計算方法鄒云飛1，荊崇波2，劉晉川1(1．交通運輸部水運科學研究院，北京100088；2．北京理工大學機械與車輛學院，北京100081)摘要：為求解高壓條件下錐形配流副的潤滑模型，該文提出了綜合應用有限差分法、液阻網(wǎng)絡(luò)法和約束最優(yōu)化復合形法的二元二日標復合形法，研究表明了模型解的存在性和唯一性，并通過實例應用二元二日標復合形法對潤滑模型進行了求解。實例結(jié)果顯示，平衡油槽的無量綱壓力隨工作壓力的變化保持恒定，配流間隙隨工作壓力增大呈線性
2、減小，而偏心率在工作壓力范圍內(nèi)均略小于0，最小為一0．036。研究為錐形配流副彈流潤滑特性的分析及其設(shè)計提供了參考。關(guān)鍵詞：有限差分法，數(shù)值方法，應用，錐形配流副，液阻網(wǎng)絡(luò)法，復合形法doi：10．39698．issn．1002—6819．2010．12．023中圖分類號：THl37．51文獻標志碼：A文章編號：1002—6819(2010)-12—0136—06鄒云飛，荊崇波，劉晉川．錐形配流副彈流潤滑模型與數(shù)值計算方法[J]．農(nóng)業(yè)工程學報，2010，26(12)：136--141．ZouYunfei，JingChongbo，LiuJinchuan．Lubficatingmodelofco
3、nicalspindledistributingflowpairandarithmeticofmodei[J1．TransactionsoftheCSAE，2010，26(12)：136—141．(inChinesewithEnglishabstract)0引言錐形配流副是一種新型的配流方式，具有端面配流和圓柱形配流的優(yōu)點【l弓】。錐形配流副所形成的是一個徑向．推力圓錐滑動軸承的模型，如今對圓錐滑動軸承的理論研究已得到逐步發(fā)展和完善。Kazimierski用線性方法對氣體圓錐軸承的簡單情況作過優(yōu)化設(shè)計，目的是求得一個使軸承穩(wěn)定性最好的最佳錐角【4】。Yoshimoto等人進行了具有螺旋槽的水
4、潤滑圓錐軸承的穩(wěn)定性理論和試驗研究，結(jié)果得出螺旋槽能夠穩(wěn)定的支承高速旋轉(zhuǎn)的圓錐軸承【5卅。Prabhu針對環(huán)形腔圓錐軸承進行性能分析，得到了靜態(tài)承載能力、流量、靜態(tài)剛度、封油面上的摩擦功耗以及動態(tài)剛度、阻尼的解析解，并用差分法計算了在計入旋轉(zhuǎn)慣性、軸線傾斜時的環(huán)形腔圓錐軸承二維流時的靜特性值及動剛度和阻尼系數(shù)L7圳。在以上文獻及文獻[10—11]中，對于工作表面所建立的潤滑模型均較為規(guī)則，且只具有一項力平衡關(guān)系，所需求解的只是潤滑間隙和偏心率的其中一項；但從錐形配流副工作原理的分析中可以得出，由于高低壓平衡油槽壓力的相互干擾，形成較為復雜的配流面潤滑模型，且模型中具有軸向和徑向力平衡關(guān)系，必
5、須同時求解出配流間隙和偏心率。隨著液壓高壓化的發(fā)展[12-14】，配流副在高壓條件下的彈性變形量已不能忽略。由于配流副的彈性變形會造成油膜場和壓力場的改變，進而對錐形配流副的潤滑狀態(tài)產(chǎn)生顯著的影響。McConnachie和鄭煒分別對柱塞孔之間的區(qū)域的變形和配流盤在壓力場下的變形進行了有限收稿日期：2010-03-26修訂日期：2010．1卜lO基金項目：車輛傳動國家蘑點實驗室基金項目(9140C3402060803)作者簡介：鄒云飛(1980一)，男，江西贛州人．博士，主要從事液壓傳動及液壓元件潤滑與密封研究。北京交通運輸部水運科學研究院，100088。Emaihbitzouyunfei2．
6、010@yahoo．cn元計算[3,151。Wang[16-17]、Kazama[18-19]等對類似于配流副工作原理的推力軸承進行了其密封帶材料特性和彈性變形對油腔壓力、承載力及泄漏量的影響研究ll51。Petert20J、Webstert211等!I!I】根據(jù)配流副密封面彈性變形對水介質(zhì)液壓泵馬達的配流副承載能力、泄漏量、油膜厚度和油膜剛度的影響，進行了其結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化。本文預應用彈性流體動力潤滑理論，建立錐形配流副彈流潤滑模型，根據(jù)模型中軸向和徑向力平衡關(guān)系對配流間隙和偏心率求解的數(shù)值計算方法研究，為錐形配流副的潤滑特性研究提供參考。1錐形配流副彈流潤滑模型錐形配流副彈流潤滑模型主要包
7、括模型控制方程和配流軸平衡方程。1．1錐形配流副結(jié)構(gòu)與控制方程錐形配流副，．卜要由缸體和配流軸組成，二者之間的配流面加工成平行錐面，配流軸上加工有高低平衡油槽、短阻尼孔m和以，如圖l。排油區(qū)的壓力P。流體通過短阻尼孔九而產(chǎn)生壓降，在高壓平衡油槽內(nèi)形成壓力P。，在P^的作用下，流體通過配流面間隙產(chǎn)生泄漏流量；且圖l錐形配流副結(jié)構(gòu)Fig．1Conicalspindledistributingflowpair第12
