100T液壓機泵站設(shè)計

100T液壓機泵站設(shè)計,100T液壓機泵站設(shè)計,液壓機,泵站,設(shè)計 外文翻譯原文 及譯文 學(xué) 院 機電與動力工程學(xué)院 專業(yè)班級 08機械設(shè)計5班 學(xué)生姓名 海靜鋒 指導(dǎo)教師 李新華 減少摩擦扭矩的葉片泵通過平滑凸輪環(huán)表面 Y Inaguma（1）和A Hibi（2） （1）Engineering部門、公司、Okazaki、日本Mechanical工程、Toyohashi （2）Department理工大學(xué)、Toyohashi、日本 這份手稿是于2005年11月1日收到,于2006年12月4日修訂后出版。 往：10.1243/0954406JMES225 文摘: 這項工作涉及對摩擦扭矩液壓平衡的葉片泵凸輪輪廓表面粗糙度的影響，并驗證平滑表面的凸輪輪廓，可以減少摩擦力矩。葉片泵中凸輪輪廓和葉片提示之間的摩擦引起的摩擦扭矩非常重要。 在這篇文章中，首先，葉片尖端之間的滑動面，其摩擦系數(shù)的測定值與表面粗糙度利用各種圓柱形試驗環(huán)。 然后扭矩特性的葉片泵具有凸輪環(huán)輪廓表面粗糙度的不同值的測量，其結(jié)果相比的摩擦系數(shù)的分析結(jié)果的調(diào)查，使用測試環(huán)。其結(jié)果是，凸輪輪廓和葉片頂端之間的摩擦引起的摩擦扭矩減了減少表面粗糙度的凸輪輪廓，從而提高機械的效率。摩擦系數(shù)測定試驗環(huán)可以應(yīng)用于實際的葉片泵。 關(guān)鍵詞:液壓動力系統(tǒng)、平衡的葉片泵、機械效率、摩擦力矩大、摩擦系數(shù)、表面粗糙度。 1介紹 均衡的葉片泵是現(xiàn)在廣泛應(yīng)用于多個液壓動力系統(tǒng)因為緊湊、 重量輕、 價格低廉，和特別適用于車輛、 低壓力脈動及低噪音均須助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的液壓動力源。當(dāng)設(shè)計包括葉片泵、液壓泵、機械的效率，以及容積效率構(gòu)成了 evaluatingpumpperformance 的一個關(guān)鍵因素。已經(jīng)研究了各種泵和液壓馬達的摩擦扭矩特性與數(shù)學(xué)模型。不過，在葉片泵的摩擦扭矩的組件還未被指定每個摩擦的比例轉(zhuǎn)矩不定量澄清。 在平衡的葉片泵，凸輪輪廓和葉片頂端之間的摩擦引起的摩擦扭矩占據(jù)泵摩擦扭矩的很大一部分因為葉片推到凸輪輪廓的壓力。雖然步葉片泵[6]和內(nèi)部葉片泵，兩者都具有特殊的機制，以減少推動力的葉片，已制定了，雖然這些不適合的汽車動力轉(zhuǎn)向泵因為由于葉片制造中的復(fù)雜性的成本增加。 作者透露了理論研究和實驗，葉片泵高壓條件下的機械效率大大受凸輪輪廓和葉片頂端之間的摩擦力矩，并因此取決于不僅對葉片厚度的凸輪升程的比例為定義的參數(shù)之間的摩擦系數(shù)的研究凸輪輪廓和葉片。 在此研究中，與普通的葉片，葉片泵的摩擦系數(shù)的減少以及機械效率提高了試圖通過凸輪環(huán)的表面平滑，即 bylessening 表面粗糙度的凸輪輪廓，葉片的滑動表面。這項工作的前部分介紹了基本的測試結(jié)果的摩擦系數(shù)與表面粗糙度，獲得的使用常數(shù)的內(nèi)半徑的測試環(huán)之間的關(guān)系。這項工作的后期描述的摩擦扭矩特性和實際的 vanepumps，機械效率與各種類型的表面粗糙度測定凸輪環(huán)。對機械效率凸輪輪廓表面粗糙度的影響將加以研究。 2通過使用測試環(huán)的摩擦系數(shù) ONVANE 提示的測量 2.1實驗裝置 凸輪輪廓和葉片頂端之間的磨擦系數(shù)的是通過使用測試環(huán)無凸輪升程測量的。圖 1 顯示的實驗儀器和測量磨擦系數(shù)的液壓回路的示意圖。測試儀原本是一個實際的泵，而不是凸輪環(huán)和特殊的側(cè)板沒有端口連接與泵送還配備齊全，測試環(huán)。若要調(diào)查表面粗糙度的影響，與各種類型的表面粗糙度測試環(huán)被用在這項工作。 液壓回路測試也如圖 1 所示。從進料泵送油是受安全閥，送入葉片反壓槽的側(cè)板測試儀中。受規(guī)管的壓力 p1 觸摸他們的提示，以測試環(huán)內(nèi)表面上取消了測試儀中的葉片。葉片的提示側(cè)充滿了油的壓力 p2，幾乎相等于常壓條件下進行了實驗。測試儀轉(zhuǎn)子軸是通過扭矩測量儀由電動馬達驅(qū)動的。因為測試環(huán)已無凸輪升程，器具不能作為一種泵輸送石油。即，理想的扭矩 Tth(=Vthp/2π) 為零，因為 thepumpdisplacementVth 是零。因此，這種儀器測量的扭矩等于總的摩擦扭矩的軸、 轉(zhuǎn)子、 葉片。 圖1 實驗儀器和液壓回路 圖 2 顯示了測試部分的規(guī)格。轉(zhuǎn)子和葉片使用此 testwere 中的葉片泵的批量生產(chǎn)使用的。葉片是高速工具鋼制和完成桶形拋光。葉片頂端的粗糙度是約 0.3μm Rz。凸輪環(huán) R1 的小半徑相同的鋼筋混凝土的試驗環(huán)內(nèi)徑。圖 3 顯示了對測試環(huán)內(nèi)表面粗糙度的測量數(shù)據(jù)的五個例子。表面粗糙度測量方向作出與葉片的滑動方向的右角。如圖 3 所示內(nèi), 表面上完成的細(xì)磨號 2、 3、 4 號、 超細(xì)粉碎，研磨后磨削 5 號 1 號測試環(huán)，正常磨和表面粗糙度成為更精細(xì)的下列數(shù)字按數(shù)值順序排列。材料的測試環(huán) fromNos。1 至 4 個被滲碳淬火的鐵燒結(jié)合金，同樣的材料，實際的凸輪環(huán)，以及 5 號的淬火鋼的工具。測試套圈內(nèi)的表面研磨或研磨，完成0.1–1.5μm-Rz 粗糙度分別。測量摩擦系數(shù)，除了圖 3 所示的測試環(huán)還使用其他測試 ringswere。 圖2 測試環(huán)和葉片的尺寸 圖3 表面粗糙度的試驗環(huán) 使用的液壓油是商業(yè)的礦物油和 40 ?C 在其密度 μ 和粘度 μ 分別為 855 公斤/立方米和 0.0293 Pas。 2.2摩擦系數(shù)的實驗結(jié)果 圖 4 顯示了對葉片△p = （p1 ? p2） 1 號測試環(huán)的提示和底部的壓力差值的摩擦扭矩△T。在圖 4 中，△T 線性地增加 inp 增加和邊坡 △p – △T 線是旋轉(zhuǎn)的升幅較小rotorN 的速度。在這種情況下，(a) 的摩擦扭矩轉(zhuǎn)子和側(cè)板，(b) 水泵軸和油密封，(c) 在布什軸承的摩擦力矩之間的摩擦引起的摩擦力矩之間的粘性摩擦(d) 摩擦扭矩的葉片，即摩擦扭矩引起凸輪輪廓和葉片頂端之間的摩擦都包含在 △T。 圖4 △P和△T 之間的關(guān)系 在上述的摩擦扭矩組件，葉片的摩擦扭矩隨著增加 △p，因為風(fēng)向標(biāo)的推動力是成比例的 △p.所以值△T-△p = 0，即，Y-攔截 T0 在圖 4 中的可以被視為除外的風(fēng)向標(biāo)的摩擦扭矩的摩擦扭矩的總和?？梢杂嬎隳Σ僚ぞ氐娘L(fēng)向標(biāo) Tn T0 減去△T 中，如圖 4 所示。然后，在葉尖 λ 磨擦系數(shù)是由以下方程在方程中 z 是葉片數(shù)、 b 是轉(zhuǎn)子寬度、 w 是葉片厚度，和鋼筋混凝土是檢驗環(huán)的內(nèi)徑。 圖 5 顯示了測試五環(huán)從第 1 到 5 號△p 和總氮的關(guān)系。圖 5 所示，Tn 減少檢驗環(huán)的內(nèi)表面粗糙度值的跌幅。變化Tn -△p 針對的不是直線清楚訂明對測試環(huán) 2 號和 3 號0.3–0.6μmRz，表面粗糙度和針對△p 的 Tn 率上升成為高高的△p 地區(qū)。為 4 號和5 測試圈，這種趨勢是輕微的。這一事實意味著摩擦系數(shù)不常到△p，為這些測試環(huán)。 圖5 △p和Tn之間的關(guān)系 圖 6 中顯示的值為 λ 測量在△p = 5.88MPa。下圖顯示了該 λ 極大地取決于表面粗糙度和傾向于增加 N.略有減少雖然 λ 是在 0.10–0.12 1 號檢驗環(huán)，地面的正常磨削表面粗糙度為1.4μmRz，顯然與表面粗糙度的跌幅為 λ 下跌的情況。敘述表面粗糙度是 < 0.2μmRz，λ 成為不少于三分之一相比的1號測試環(huán)。 圖6 N 和 λ 之間的關(guān)系 圖 7 顯示表面粗糙度和三個轉(zhuǎn)速 N，為 λ 之間的關(guān)系安排從測試環(huán)的結(jié)果。隨著表面粗糙度值增加 λ 和 λ 成為獨立的表面粗糙度的地區(qū)不斷大于 0.7μm Rz.這個常量值的 λ 不同 n，低于此值增加.當(dāng)表面粗糙度成為 < 0.3μmRz減少 λ 變化輕微。 圖 7 所示的現(xiàn)象的原因被解釋圖 8，其中說明了環(huán)的表面和葉片提示之間的潤滑條件。雖然在葉片的圓度的半徑提示是比的測試環(huán)內(nèi)徑小得多，而是廣為人知的可以在凸輪輪廓和葉片頂端之間形成的薄油膜彈流潤滑理論。風(fēng)向標(biāo)被舉起從環(huán)表面由于油膜的形成的滑動的風(fēng)向標(biāo)。從環(huán)的表面，高頻，葉片提示的起重高度強烈取決于作為風(fēng)向標(biāo)的滑動速度以及警隊加載的葉片和油的粘度。 圖7 表面粗糙度和 λ 之間的關(guān)系 Hf 應(yīng)付油膜的起吊的風(fēng)向標(biāo)，葉片完全被浮無葉尖與環(huán)的表面的金屬--金屬接觸，環(huán)的表面粗糙度時極好，如圖 8 (a) 中所示。這項工作，實驗中看來，最風(fēng)向標(biāo)的力量支持環(huán)表面粗糙度的情況下的油膜 < 0.3μmRz。數(shù)據(jù)表的情況，磨擦系數(shù)的變得極低。 有時的表面的高峰成為大于 hf，應(yīng)付油膜，除了葉片頂端的風(fēng)向標(biāo)的起重高度是接觸測試環(huán)內(nèi), 表面限定圖中所示。然后，磨擦系數(shù)的變得更大的部分原因金屬對金屬接觸。由于環(huán)表面粗糙度值增加與金屬對金屬接觸面積增加，磨擦系數(shù)的增加。 當(dāng)峰最表面粗糙度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于 hf，如圖 8(c) 所示，油膜不能支持的葉片。數(shù)據(jù)表的條件，摩擦系數(shù)變?yōu)楦吆捅砻娲植诙热圆粩嘣谶吔鐫櫥M管進一步增加。 圖8 環(huán)面和葉片之間的潤滑條件提示 3實驗ACTUALVANE 泵 3.1葉片泵試驗 圖 9 顯示剖視圖的平衡的葉片泵，組成的凸輪環(huán)帶的橢圓內(nèi)孔，轉(zhuǎn)子徑向處置的葉片，和位于兩側(cè)的兩個側(cè)板系列轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子軸通過非常寬松的樣條，由驅(qū)動和兩個側(cè)板運行間隙之間的轉(zhuǎn)子和葉片旋轉(zhuǎn)。 圖9 葉片泵的剖視圖 平衡的葉片泵有雙位移過程中，與兩個周期的革命每吸放電。泵旨在使泵吸和傳遞端口是截然反對，提供完整的所有內(nèi)部徑向力平衡。在這臺泵，側(cè)板葉片反壓槽在面臨介紹轉(zhuǎn)子葉片槽底部壓力轉(zhuǎn)子的雙方。在泵的行動中，葉片拽從底部的壓力和旋轉(zhuǎn)凸輪輪廓上施加的葉片頂端的負(fù)荷。在表 1 中列出了測試泵的尺寸。 表1 測試泵的尺寸 測試凸輪環(huán)的詳情如下： 他們發(fā)了鐵燒結(jié)合金和凸輪環(huán)的內(nèi)表面都具有不同的值，表面粗糙度的地面。在此研究中，19 凸輪環(huán)與表面粗糙度的凸輪輪廓的差異是編寫和測試。圖 10 顯示了測試凸輪環(huán)的凸輪輪廓的表面粗糙度的兩個例子。圖 10 中的上一個完了正常磨和它的表面粗糙度是 1.23μmRz。與此相反，圖 10 中的下一個完成的細(xì)磨和它的表面粗糙度是 0.40μmRz。雖然提供壓力 pd 行為不斷對整個葉片底，行事 pd 葉片提示更改根據(jù)葉片的旋轉(zhuǎn)位置上的區(qū)域。它被定義葉片 θ 的旋轉(zhuǎn)角度是零的凸輪輪廓的小半徑部分中間點，θ1 是吸力的起始角度，θ2 是整理吸力的角度Θ3 是交付的起始角度，θ4 是整理角度的交付。 圖10 表面粗糙度的試驗凸輪環(huán) 圖 11 所示提示的風(fēng)向標(biāo)和底部壓力和葉片強制抗體引起小半徑部分的壓差 （0 < θ < θ1），吸部分 （θ1 < θ < θ2），大半徑部分 （θ2 < θ < θ3），并提供部分 (θ3 < θ < θ4)。不斷對鈀的小型和大型的半徑部位葉片頂端的葉片行為的多達一半厚度和葉片底部的傳遞壓力 pd 行為。此外，吸的一部分，在吸氣壓力 ps 行為整個葉片頂端。另一邊，在交付的一部分，pd 行為也整個葉片頂端，導(dǎo)致 Fv = 0。 圖11 每個部分的葉片力 立即在每個進程的起點 Fv 正在發(fā)生的變化，抗體在一個位移變化模式處理從 θ = 0 π 如圖 12 所示。此測試泵，案件中吸的一部分，θ2 – θ1，角度是等于傳遞的一部分，θ4 – θ3，因為抗體的平均將成為 wbp/2?？紤]到的葉片數(shù) z 和假設(shè)平均凸輪半徑是 (R2 + R1） / 2、 Tn 風(fēng)向標(biāo)的摩扭 矩可獲得 方程式哪里凸輪輪廓和葉片頂端之間的磨擦系數(shù)。 方程 中，Tn 是直接到△p.Defining 對△p 的 Tn 坡是 α，α 的比例可以由以下公式表示 圖12 葉片強制一個位移過程 3.2實際葉片泵試驗結(jié)果 圖 13 顯示了兩臺泵凸輪環(huán)有圖 10 所示為粗糙度之間的摩擦△T 的比較。然后，△T 減去理想扭矩從興國泵驅(qū)動力矩 T.圖 13 顯示了△p 和△T 之間的關(guān)系，在 N = 40 ?C ，1500 r/min 和油溫度。比較有成品的凸輪輪廓正常磨削后完成的細(xì)磨 α 的凸輪輪廓的泵的泵，邊坡，△p –△T 線是小得多，盡管相同 T0，Y-△p –△T 線的攔截即與表面粗糙度的 0.40μmRz 的風(fēng)向標(biāo)的摩擦扭矩是一半一樣大，與 1.23μmRz 的凸輪輪廓的。在實際的葉片泵葉片的摩擦扭矩線性地增加△p?！鱌 –△T 特性其它泵速度也類似于圖 13 所示的屬性。 圖13 △T 泵與不同的表面粗糙度的凸輪環(huán)之間的比較 圖 14 顯示之間具有△p –△T 特性圖 13 所示的兩臺泵的機械效率 ηm 的對比情況。在此圖中，ηm 所示百分比。降低葉片的摩擦扭矩的半增加 ηm 約 5%在相同的運行條件。 圖14 ηm泵用不同的表面粗糙度的凸輪環(huán)之間的比較 要驗證這種效果，葉片和葉片泵的機械效率的摩擦扭矩通過使用與變化中表面粗糙度的凸輪環(huán)詳細(xì)調(diào)查。α 的評價是正?；蚣?xì)，地面，并且其表面摩擦△T 線性增加增加每個葉片泵的△p 的 0.3–2.0μmRz.因為地區(qū)的 roughnesswere 的值，是合理的證明的影響葉片摩擦扭矩的表面粗糙度。 圖 15 顯示表面粗糙度的凸輪輪廓和 α 之間的關(guān)系在 N = 1500年和 3000 轉(zhuǎn)/分，獲得的使用與各種類型的表面粗糙度的凸輪環(huán)。在這一地區(qū)的表面粗糙度，然而，α atN 值 = 3000 轉(zhuǎn)/分是略低于 N = 1500 r/min，對應(yīng)于 λ 圖 7 所示的結(jié)果。無花果 15(a) 和 (b)，實線表示使用測試環(huán)無凸輪升程測量的磨擦系數(shù) λ α 使用公式 （3） 計算的值。從圖 15 所示，通過磨擦系數(shù)的測定試驗環(huán)可以大幅投影摩擦扭矩的實際葉片泵的風(fēng)向標(biāo)。在實際的葉片泵的情況下還時表面粗糙度的凸輪輪廓將減少到 0.4μmRz 獲得正常磨，從 1.0μmRz 細(xì)磨, 葉片的摩擦扭矩縮小到一半。摩擦扭矩的實際葉片泵葉片以及測試的圓環(huán)，也不斷的表面粗糙度要獨立大于約 1.0μmRz 的程度 圖15 對 α 表面粗糙度的影響 圖 16 顯示測試泵、 圖 15 所示的數(shù)據(jù)產(chǎn)生的機械效率 ηm(=Tth/T)。在圖 16 中，ηm 還顯示百分比。圖 16 驗證，ηm 是常在的表面粗糙度大于 1.0μmRz 和 ηm 逐漸增加較小的范圍內(nèi)表面粗糙度的凸輪輪廓隨著 <0.8μmRz。最后，ηm 將成為近 90 ％ 的改進的 5%時表面粗糙度的凸輪輪廓減少從 1.0下降到0.4ΜmRz。 圖16 ηm對表面粗糙度的影響 4結(jié)論 在此研究中，對葉片頂端的摩擦系數(shù)的葉片的滑動面表面粗糙度的影響衡量使用測試環(huán)電梯，并對葉片和實際的葉片泵的機械效率的摩擦扭矩凸輪輪廓的精細(xì)表面粗糙度的影響進行了調(diào)查。其結(jié)果是，獲得了以下的結(jié)論。 雖然環(huán)表面和葉片頂端之間的摩擦系數(shù)的表面粗糙度的情況下 0.1–0.12 > 0.8μmRz，則下跌表面粗糙度的跌幅。與表面粗糙度 < 摩擦系數(shù)0.3μmRz，可以減少近到 0.02。可以認(rèn)為這種影響來自葉片力支持增加與減輕油膜表面粗糙度。 在實際的葉片泵也，葉片的摩擦扭矩下跌凸輪輪廓的范圍內(nèi)表面粗糙度的跌幅 < 0.8μmRz.This 研究驗證風(fēng)向標(biāo)的摩擦扭矩減少到一半和葉片泵的機械效率成為近 90 ％的改進當(dāng)凸輪輪廓的表面粗糙度降至 0.4μmRz。 據(jù)透露摩擦系數(shù)的測量與測試環(huán)的葉片頂端的值可用于實際的葉片泵。 5參考 1 Wilson, W. 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