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倾斜表面间动压支承理论

时间:2022-02-12 理论教育 版权反馈
【摘要】:偏心状态下的柱塞和缸体是相互滑动的倾斜表面,柱塞副油膜中存在动压,可采用动压支承理论来研究滑动的倾斜表面间的油液压力分布、压力中心和承载能力等。如图4.14所示,两滑动表面之间充满流体,并且两表面相互倾斜,以相对速度u滑动,则在滑动面间将产生流体动力压力场。如果在h1和h2处压力相等,动力压力场即为滑动表面间的压力场;如果在h1和h2处压力不相等,动力压力场将与原有压力分布共同作用。

偏心状态下的柱塞和缸体是相互滑动的倾斜表面,柱塞副油膜中存在动压,可采用动压支承理论来研究滑动的倾斜表面间的油液压力分布、压力中心和承载能力等。

如图4.14所示,两滑动表面之间充满流体,并且两表面相互倾斜,以相对速度u滑动,则在滑动面间将产生流体动力压力场。如果在h1和h2处压力相等,动力压力场即为滑动表面间的压力场;如果在h1和h2处压力不相等,动力压力场将与原有压力分布共同作用。

图4.14所示的流体中,应用简化雷诺方程,即

图4.14 斜面滑块的动压支承

将式(4.47)两端积分,并假设h=h0处,压力p有最大值。即边界条件

则可得

对式(4.49)积分可得此时的压力分布为

为简化表达,取

则任意点的油膜厚度为

式中,B为滑块的宽度;x为任意点坐标。

将式(4.51)和式(4.52)代入式(4.50)并积分,可得任意点处的压力表达式为

式中,U为运动速度;h1和h2为两侧出口的流体厚度;C为积分常数;h0为出现压力最大值位置。C和h0均为未知量,为求出C和h0,引入两侧压力为边界条件。考虑两侧流体的压力不同,分为两侧压力相等和两侧压力不等两种情况讨论。

1)吸油区压力分布

在泵的吸油区,油液两侧流体压力相等,即

联立式(4.53)和式(4.54)可得

将式(4.55)代入式(4.53)可得此时压力场分布为

此时最大压力发生在h=h0处,即x=x0处;考虑到x0和h0的几何关系,可得x0与滑块宽度B的比值

代入式(4.56)可求得此时的压力峰值为

2)压油区压力分布

在泵的压油区,一侧油液处于高压,两侧流体的压力不相等。

边界条件为

将式(4.59)代入式(4.53)可得此时压力分布的最终表达式为

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