【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及航空燃油柱塞泵，特別涉及一種航空燃油柱塞泵柱塞副動態潤滑特性分析方法。
技術介紹
1、航空燃油柱塞泵是航空發動機中燃油供給系統的“心臟”，工作環境條件惡劣，具有高壓、高速、寬溫域(-20℃～120℃)等工況特征。隨著主機對航空發動機性能要求的不斷提升，相應對燃油柱塞泵在極端工況條件的服役性能提出了更高的要求。其中，柱塞泵三大關鍵摩擦副起到密封與支撐等作用，其潤滑及摩擦磨損性能直接決定了柱塞泵的性能、壽命及可靠性。然而，目前國內航空燃油柱塞泵柱塞副動態潤滑特性分析仍存在模型建立過程中邊界條件設定不夠合理、與實際情況存在較大差異以及理論模型過于簡化導致無法準確反映真實工作條件下的復雜動態潤滑等問題。因此，柱塞泵三大關鍵摩擦副(柱塞副、滑靴副和配流副)潤滑支撐特性的研究具有重要的工程實踐價值。
技術實現思路
1、為了克服以上技術問題，本專利技術的目的在于提供一種航空燃油柱塞泵柱塞副動態潤滑特性分析方法，該方法緊密貼合實際，具有預測準確性高、穩定性強的特點，能夠真實反映柱塞泵在工作過程中，油膜對柱塞潤滑的真實情況，為航空燃油柱塞泵的設計、性能優化提供一定的指導。
2、本專利技術采用的技術方案是：
3、一種航空燃油柱塞泵柱塞副動態潤滑特性分析方法，包括以下步驟；
4、步驟一：構建柱塞副運動學與動力學模型，用于建立柱塞副流體動力潤滑模型以及柱塞動態力平衡模型；
5、步驟二：構建以及求解柱塞副潤滑模型，用于建立柱塞動態力平衡模型；p>
6、步驟三：柱塞全周期動態力平衡模型及數值求解，用于分析柱塞泵在工作過程中柱塞副最小油膜厚度、壓力峰值、泄漏流量的變化情況，為柱塞泵的結構以及性能優化提供指導。
7、所述步驟一具體為：
8、1)建立柱塞運動學模型
9、以球鉸為o(o′)點分別建立柱塞運動坐標系xyzo和與斜盤表面平行的滑靴運動坐標系x′y′o′；
10、由于柱塞泵具有周期性工作規律，人為規定運動部件的起始位置，以上死點a0為柱塞運動的起始位置；
11、當柱塞從上死點a0處隨缸體轉動任意角度到達a點時，柱塞球頭沿所在柱塞腔軸線相對于初始位置a0點的位移skz為：
12、
13、式中：r—柱塞分布圓半徑；β—斜盤傾角；
14、柱塞在隨缸體轉動任意角度時，柱塞與所在柱塞腔的接觸長度為：
15、lf＝lfmin-sk(2)
16、式中：lfmin—柱塞位于上死點a0時所對應的最小接觸長度；
17、柱塞從上死點運動到下死點b0處時，柱塞的相對位移變化值hk為：
18、hk＝2rtanβ(3)
19、柱塞相對初始位置a0點的位移sk對時間t求導，得到柱塞在柱塞腔內作往復運動時的速度vkz：
20、
21、式中：ω—缸體自轉角速度；
22、柱塞在柱塞腔內作往復運動時的速度vk對時間t求導，得到柱塞在柱塞腔內作往復運動時的加速度ak：
23、
24、柱塞在柱塞腔中作繞自身軸線作圓周運動時的線速度vkx：
25、vkx＝ωkrk(6)
26、式中：ωk—柱塞自轉角速度(認為與缸體轉動角速度一致)；rk—柱塞半徑；
27、2)建立柱塞動力學模型
28、柱塞受力包含柱塞腔油液對柱塞的壓力、柱塞沿柱塞腔軸線方向的慣性力、柱塞與襯套之間的摩擦力、滑靴對柱塞的相互作用力、柱塞繞缸體轉動軸線的離心力、柱塞副油膜對柱塞的液壓支撐力以及柱塞與襯套之間的固體接觸力；把柱塞所受的所有力分為三種類型：外力，流體力和接觸力；
29、21)外力
30、外力包括柱塞腔油液對柱塞的壓力、柱塞沿柱塞腔軸線方向的慣性力、柱塞與襯套之間的摩擦力、滑靴對柱塞的相互作用力、柱塞繞缸體轉動軸線的離心力以及各力產生的力矩，建立空間直角坐標系xkykzkok，該坐標系隨缸體轉動，使zk軸始終位于柱塞腔軸線上，yk軸始終沿徑向指向外，坐標系的原點ok總是放置在流體膜界面的開始處，假設柱塞副的起始位置在位移室一側，流體膜沿zk正方向軸向延伸，隨著缸體轉動角的不斷變化，柱塞在缸孔中作往復運動，流體膜界面的起始位置也會發生相應的變化，基于此對柱塞所受各外力/力矩的分析具體如下；
31、柱塞腔油液對柱塞的作用力：
32、
33、式中：pr—柱塞腔油液瞬時壓力；dk—柱塞直徑；
34、在時，柱塞腔與柱塞泵的出口相連通，此時pr在出口壓力pout附近脈動；在時，柱塞腔與柱塞泵的進口相連通，此時pr在進口壓力pin附近脈動；
35、柱塞沿柱塞腔軸線方向的慣性力：
36、fak＝-mk·ak(8)
37、式中：mk—柱塞質量；ak—柱塞作往復直線運動時的加速度；
38、柱塞與襯套之間的摩擦力(由于本摩擦力遠遠小于合外力，因此只考慮流體在平面流動時剪切流的作用)：
39、
40、式中：μ—20℃時的流體動力黏性系數；vk—柱塞在柱塞腔內作往復運動時的速度；hk—柱塞孔半徑與柱塞半徑之差；lf—柱塞與襯套接觸長度；
41、滑靴副對柱塞的摩擦力(由于本摩擦力遠遠小于合外力，因此只考慮油膜恒定時流體剪切流的作用)：
42、
43、式中：vs—滑靴在斜盤表面作圓周運動時的線速度；hs—滑靴與斜盤工作時的距離；r1—滑靴底面外圓半徑；r2—滑靴底面中心油室半徑；
44、柱塞繞缸體轉動軸線的離心力：
45、fωk＝mk·ω2·r(11)
46、在空間直角坐標系xkykzkok中，柱塞沿zk方向所受到的合力為：
47、fak＝fdk+fak+ftk(12)
48、滑靴與柱塞之間的相互作用力與斜盤平面垂直，大小滿足：
49、fsk＝fks(13)
50、將fsk沿空間直角坐標系xkykzkok中的yk與zk方向分解，可得：
51、
52、其中
53、fskz＝fak(15)
54、fsky＝fak·tanβ(16)
55、綜上所述，柱塞所受各外力在空間直角坐標系xkykzkok中xk與yk方向的分力為：
56、
57、柱塞所受各外力對空間直角坐標系xkykzkok中的xk與yk坐標軸方向的分力矩為：
58、
59、式中：zrk—柱塞球頭距離空間直角坐標系ok的距離；
60、lse—柱塞球頭距離柱塞質心的距離；
61、22)流體力
62、柱塞副的油膜液壓支撐力/力矩可分為：沿xk、yk方向的力和對xk、yk軸的力矩，在柱塞副油膜中取一塊面積無限小的油膜，假設小片油膜壓力為恒值p，油膜面積為dxkdzk，則小片本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種航空燃油柱塞泵柱塞副動態潤滑特性分析方法，其特征在于，包括以下步驟；
2.根據權利要求1所述的一種航空燃油柱塞泵柱塞副動態潤滑特性分析方法，其特征在于，所述步驟一具體為：
3.根據權利要求2所述的一種航空燃油柱塞泵柱塞副動態潤滑特性分析方法，其特征在于；
4.根據權利要求1所述的一種航空燃油柱塞泵柱塞副動態潤滑特性分析方法，其特征在于，所述步驟二具體為：
5.根據權利要求1所述的一種航空燃油柱塞泵柱塞副動態潤滑特性分析方法，其特征在于，所述步驟三具體為：
【技術特征摘要】
1.一種航空燃油柱塞泵柱塞副動態潤滑特性分析方法，其特征在于，包括以下步驟；
2.根據權利要求1所述的一種航空燃油柱塞泵柱塞副動態潤滑特性分析方法，其特征在于，所述步驟一具體為：
3.根據權利要求2所述的一種航空燃油柱塞泵柱塞副動態潤...
【專利技術屬性】
技術研發人員：劉顯為，劉俊揚，符江鋒，趙志杰，仲世杰，
申請(專利權)人：四川天府新區西工大先進動力研究院，
類型：發明
國別省市：
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