轴向柱塞马达两种滑靴的性能研究

　　0　引言

　　斜盘与滑靴之间形成的滑靴副是轴向柱塞马达四对摩擦副之一,为了使滑靴与斜盘之间为纯液体润滑,采用静压支承的方法设计滑靴,保证在摩擦副之间建立具有一定刚度的油膜。由于高压油从滑靴支承间隙中心向四周流动,因此,如果能在流路上再利用动压支承原理,则滑靴支承就成为动静压混合润滑,必将提高其支承能力。本文提出一种斜面滑靴结构,并对其压力分布和支承特性等与普通滑靴进行了分析比较。

　　1　滑靴副支承间隙的压力分布和支承特性

　　斜面滑靴结构和普通滑靴结构分别见图1和图2。

　　1.1　斜面滑靴副支承间隙的压力分布和支承特性

　　如图1所示,在距中心r处取微元dr,其高为H,形成微元间隙,由于dr为微元长度,此间隙可认为是平行圆板间隙。因此,斜面滑靴支承间隙中的流动可以看成是平行圆板间的压差流动,只是倾斜部分的油膜厚度随着半径呈线性变化。根据平行圆板间的压力—流量特性方程可推导出斜面滑靴的压力分布方程:

　　其中:μ为油液的动力粘度;Q为支承泄漏流量;H=h+(R3-r)tanα,h为油膜厚度。

　　为了便于积分,将r带入式(1)并积分,求得滑靴副油膜压力分布(R1≤r≤R3)为:

　　其中:C为积分常数,可由边界条件r=R3、H=h时

　　支承特性由压降系数(或称无因次压力比)ε表示:

　　式中:p1——支承腔室中的油压;

　　ps——供油压力;

　　Cd——阻尼管常数其中,d为阻尼管直径,l为阻尼管长度。

　　1.2　普通滑靴副支承间隙的压力分布和支承特性

　　同理可得到普通滑靴副支承间隙的压力分布和支承特性分别为:

　　2　阻尼特性曲线比较

　　由两种滑靴的压力分布和支承特性公式可以看出,油膜厚度的不同导致了两者压力分布和支承特性的差异,下面绘出其曲线图进行分析比较。压力分布和支承特性方程中的参数值参照文献[1]进行选取,见表1。

　　圆台腔室下底面圆半径介于支承腔室半径和滑靴外圆半径之间,取R3=14mm,圆台腔室深度与油膜厚度应保持相同的数量级,取h0=0.015mm,当然,也可以在滑靴结构尺寸允许的范围内选取R3和h0,这样便可绘出几组不同的曲线,但各组曲线的形状是相似的,只是具体的变化趋势不同,支承特性曲线见图3。

　　图3表明,斜面滑靴的支承特性曲线稍陡,而滑靴油膜支承刚度与支承特性曲线的斜率成正比,这意味着在相同的结构尺寸条件下,斜面滑靴的支承刚度稍大。另外,图3还反映出,当油膜厚度大于0.04mm时,曲线渐趋平坦,支承特性较差。因此,在设计滑靴时,油膜厚度应小于0.04mm,以提高其支承刚度。