一种配流副油膜厚度测量方法技术

本发明专利技术提供一种配流副油膜厚度测量方法，据配流副采取位置点的油膜厚度实测数据，来确定配流副油膜的总楔形角和方位角；根据所求的总楔形角和粗糙接触面G‑S模型，来计算混合摩擦区域的支撑力；通过建立柱塞缸轴向力平衡方程，来确定最小油膜厚度。该方法得到的最小油膜厚度更为接近实际值，为配流副泄漏量和柱塞式液压元件整体性能评估和磨损程度评估提供了重要数据，进而延长了配流副的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种配流副油膜厚度测量方法
本专利技术属于液压元件
，具体涉及一种配流副油膜厚度测量方法。
技术介绍
柱塞式液压泵、马达、液压变压器是静压传动系统的核心元件。该类元件的配流盘与缸体之间的润滑油膜厚度，对柱塞式元件的泄漏和摩擦损失影响很大，配流副油膜厚度越大则泄漏越大，影响轴向柱塞泵的容积效率；厚度越小则磨损加剧，影响配流盘的使用寿命，因此掌握配流副油膜厚度值变化规律十分重要。配流副油膜实际为一个时刻变化的三维楔形体，可由最小油膜厚度、方位角和楔形角构成的三角函数表示。目前对配流副油膜厚度的测试方法，不能有效分析配流副油膜楔形角影响因素和配流盘磨损程度等重要信息。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种配流副油膜厚度测量方法，可以有效的计算配流副油膜厚度，了解配流副油膜楔形角的影响因素和配流盘磨损程度，延长配流盘使用寿命。为实现上述目的，本专利技术的技术方案是:一种配流副油膜厚度测量方法，1、确定柱塞缸轴向所承受的力：a、柱塞腔对配流盘的作用力,式中，为泵排油压力，d为柱塞腔的内径，Z为柱塞腔数目;b、配流盘对柱塞缸的作用力,式中，r1、r2分别为配流盘内密封带的内径、外径，r3、r4分别为配流盘外密封带的内径、外径，r为配流油膜任一位置点的半径，θi、θj为配流盘油膜高压分布区域的起始角和结束角；2、在配流盘的外密封外侧三点或多点处安装位移传感器，根据配流副多个位置点的油膜厚度实测数据，确定配流副的楔形角和方位角：<br>a、配流副楔形油膜的总厚度：式中,为配流副油膜的最大厚度和最小厚度，、为柱塞缸力和力矩平衡导致的配流副油膜的XY楔形角的XY方位角，的取值范围是0.00005～0.0002，、为柱塞缸和主轴同轴度误差导致的配流副油膜的Z楔形角与Z方位角，，，为柱塞缸的转角，为配流副磨损导致的配流副油膜的磨损楔形角，是配流副外密封带的外径，为配流副油膜的某位置点的极角；b、假设最小间隙厚度等于为定值，取值范围为0～10um，那么配流副任一半径r处的间隙厚度为：式中，是最大油膜厚度点和最小油膜厚度点连线与极径之间的夹角，为配流副油膜总楔形角，表达式为；3、计算混合摩擦区域产生的沿柱塞缸轴向的支撑力，柱塞缸与配流盘在辅助支承带最小间隙厚度点附近会发生局部混合摩擦接触，柱塞缸和配流盘接触面呈楔形接触，在接触区域内的接触峰的承载力W，沿Z轴的负载力Fmix为：式中，nf为单位面积内接触峰的个数，，σe、σ1分别为等效粗糙度、配流盘的表面轮廓的粗糙度，Re=R1/2，Re、R1分别为等效粗糙峰的半径、配流盘表面粗糙峰的半径，θimix、θjmix分别为摩擦接触区域对应的中心角的始角和终角，令θimix=-π，θjmix=π，，Ee、E1、E2分别为等效弹性模量、配流盘表面材料的弹性模量、柱塞缸表面材料的弹性模量，γ1、γ2分别为配流盘表面材料和柱塞缸表面材料的泊松比；4、建立柱塞缸轴向的力学平衡方程式，；5、采用包含Z楔形角、磨损楔形角、XY方位角和最小油膜厚度的四级for循环算法，得到配流副任一位置点的油膜厚度曲线，并得到配流副油膜总楔形角、总方位角、Z楔形角、磨损楔形角、XY方位角，最小油膜厚度。进一步的，在上述1～4步骤计算得到的总方位角的变化范围内，在半径r1<r<r2或半径r3<r<r4的范围内，在配流副油膜接触的配流盘或柱塞缸的表面上进行表面材料强化或耐磨处理，增加圆形凹坑微型阵列或局部织构组织。本方案的优点在于，本专利技术根据配流副采取位置点的油膜厚度实测数据，来确定配流副油膜的总楔形角和方位角；根据所求的总楔形角和粗糙接触面G-S模型，来计算混合摩擦区域的支撑力；通过建立柱塞缸轴向力平衡方程，来确定最小油膜厚度。该方法得到的最小油膜厚度更为接近实际值，为配流副泄漏量和柱塞式液压元件整体性能评估和磨损程度评估提供了重要数据，进而延长了配流副的使用寿命。本专利技术的另一种技术方案是：一种配流副油膜厚度测量方法，1、在配流盘的外密封外侧T1点上安装一个电涡流位移传感器，并测量该点的配流副油膜厚度;2、对同种型号的柱塞式元件在不同工况下配流副三个位置点T1、T2、T3的油膜厚度实测数据进行收集，形成数据集，用以确定配流副楔形油膜在不同压力、排量和转速工况下的配流副油膜XY楔形角、XY方位角、；3、得到T1点处的配流副油膜厚度曲线，a、配流副楔形油膜的总厚度公式：b、采用包含Z楔形角、磨损楔形角的两级for循环算法，计算得到配流副T1点的油膜厚度曲线，并得到配流副油膜总楔形角、磨损楔形角、Z楔形角。本技术方案利用了同种型号液压泵三点油膜曲线的大数据，计算得到关键参数；再通过在配流盘上的单个位移传感器获得配流副油膜三维楔形体。该方法进一步减小了高精度位移传感器的数目，减小了传感器安装空间的限制。通过大数据和单传感器获取的实测数据，有效得到配流副楔形油膜的总楔形角和磨损楔形角，进而延长了配流副的使用寿命。附图说明图1，配流副油膜坐标系、楔形角、方位角示意图；图2，配流副油膜3点试验测试图；图3，油膜厚度曲线图。具体实施方式实施例1,选定排量40ml/r的轴向柱塞泵进行了理论计算与试验测试。一种配流副油膜厚度测量方法，1、确定柱塞缸轴向所承受的力：a、柱塞腔对配流盘的作用力,式中，为泵排油压力，d为柱塞腔的内径，Z为柱塞腔数目;b、配流盘对柱塞缸的作用力,式中，r1、r2分别为配流盘内密封带的内径、外径，r3、r4分别为配流盘外密封带的内径、外径，r为配流油膜任一位置点的半径，θi、θj为配流盘油膜高压分布区域的起始角和结束角；2、在配流盘的外密封外侧三点和多点处安装位移传感器，如图2所示，根据配流副多个位置点的油膜厚度记录数据，确定配流副的楔形角和方位角，a、配流副楔形油膜的总厚度：式中,为配流副油膜的最大厚度和最小厚度，、为柱塞缸力和力矩平衡导致的配流副油膜的XY楔形角的XY方位角，设定=0.0001，、为柱塞缸和主轴同轴度误差导致的配流副油膜的Z楔形角与Z方位角，，为柱塞缸的转角，为配流副磨损导致的配流副油膜的磨损楔形角，是配流副外密封带的外径，为配流副油膜的某位置点的极角；b、假设最小间隙厚度等于为定值，取值范围为0～10um，那么配流副任一半径r处的间隙厚度为：式中，是最大油膜厚度点和最小油膜厚度点连线与极径之间的夹角，为配流副油膜总楔形角，表达式为；3、计算混合摩擦区域产生的沿柱塞缸轴向的支撑力，柱塞缸与配流盘在辅助支承带最小间隙厚度点附近会发生局部混合摩擦接触，柱塞缸和配流盘接触面呈楔形接触，在接触区域内的接触峰的承载力W，沿Z轴的负载力F本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种配流副油膜厚度测量方法，/n1、确定柱塞缸轴向所承受的力：/na、柱塞腔对配流盘的作用力,/n

【技术特征摘要】
1.一种配流副油膜厚度测量方法，
1、确定柱塞缸轴向所承受的力：
a、柱塞腔对配流盘的作用力,



式中，为泵排油压力，d为柱塞腔的内径，Z为柱塞腔数目;
b、配流盘对柱塞缸的作用力,



式中，r1、r2分别为配流盘内密封带的内径、外径，r3、r4分别为配流盘外密封带的内径、外径，r为配流油膜任一位置点的半径，θi、θj为配流盘油膜高压分布区域的起始角和结束角；
2、在配流盘的外密封外侧三点或多点处安装位移传感器，根据配流副多个位置点的油膜厚度实测数据，确定配流副的楔形角和方位角：
a、配流副楔形油膜的总厚度：






式中,为配流副油膜的最大厚度和最小厚度，、为柱塞缸力和力矩平衡导致的配流副油膜的XY楔形角的XY方位角，的取值范围是0.00005～0.0002，、为柱塞缸和主轴同轴度误差导致的配流副油膜的Z楔形角与Z方位角，，，为柱塞缸的转角，为配流副磨损导致的配流副油膜的磨损楔形角，是配流副外密封带的外径，为配流副油膜的某位置点的极角；
b、假设最小间隙厚度等于为定值，取值范围为0～10um，那么配流副任一半径r处的间隙厚度为：



式中，是最大油膜厚度点和最小油膜厚度点连线与极径之间的夹角，为配流副油膜总楔形角，表达式为；
3、计算混合摩擦区域产生的沿柱塞缸轴向的支撑力，柱塞缸与配流盘在辅助支承带最小间隙厚度点附近会发生局部混合摩擦接触，柱塞缸和配流盘接触面呈楔形接触，在接触区域内的接触峰的承载力W，沿Z轴的负载力Fmix为：



式中，nf为单位面积内接触峰的个数，，σe、σ1分别为等效粗糙度、配流盘的表...

【专利技术属性】
技术研发人员：员海涛，李永堂，梁涛，仉志强，刘志奇，王鲁军，皮之中，
申请(专利权)人：太原科技大学，泰安华鲁锻压机床有限公司，
类型：发明
国别省市：山西;14