液压泵滑靴失效分析与改进优化设计 很明显该泵滑靴原封油带尺寸β值1.106 采取上述措施后,经实验,产品一跃试过750h,使 1.159太大。从表1得出其合理值应为D1=19.2,D2产品最终满足主机要求的寿命指标要求。 14.3(改进后取值)B=1.0~1.05与国外一致。 计算还得出 6总结 )未改进前W=4160N,改进后W=4594N,单 只滑靴的油膜承载能力提高434N,那么9只滑靴的油 滑靴失效的主要原因在于原结构设计不合理,支 膜承载力提高434N×=3906N 承系数>1很致命,这时摩擦处于半干半湿状态,高 (2)未改进前λ=1.047,改进后λ=0.973。可见速运转的滑靴与耐磨片之间的摩擦产生大量的热量 未改进前封油带尺寸不合理,>1油膜稳定性差,属由于小孔直径小、热量未被及时带走,使摩擦副内的温 半干磨半润滑状态,滑靴寿命不长。改进后λ=度非常高,导致耐磨片(薄壁构件)产生大变形吃掉滑 0.973,唇口建立起完整的油膜,属全润滑状态。 靴与耐磨片之间的间隙,从而导致滑靴被限位咬死 (3)改进后节流孔尺寸为:}=1.1,d=1.101。所这种情况下无论使用多好的材料,寿命都不很长。滑 得油膜厚度6=0.8满足边界条件。实际考虑到适当增靴失效的其次原因就是可能存在预裂纹,对材料进行 大回油量可将大量热量排泄出去,故实际取d=1.2。固溶时效是预防发生疲劳断裂的有效措施之 5措施和效果 参考文献 [1]郭卫东.斜盘式轴向柱塞泵计算机辅助设计研究[D].北京:北京 (1)重新设计滑靴和柱塞结构:包括封油带、节流 航空航天大学,1995 球头球窝、裙部等等 [2]余祖耀.水液压泵中的静压支承设计方法的理论研究U]机械工 (2)滑靴采用锰黄铜材料制造采用适当的去应力11盛敬超液压流体力学(M1北京:机械工业出版社,190 稳定组织措施。 (3)为防止耐磨片因滑靴高速运转,摩擦产生大量收稿日期:20041123;修订日期:20050820 高温导致耐磨片大变形而咬死滑靴,耐磨片结构需作作者简介:王志斌(1970·),男,高工,博士联系地址:北京航空航天大 相应调整 学汽车工程技术中心(100083) (4)后盖中置入垫片,减少轴承间的摩擦 (上接第53页) degradation of grap hite/ epoxy composite materials due to seawar- 材料工程,1999,(12):19-22. er immersion[J] Journal of Composite Materials, 1995, 29(7) [2]过梅丽,肇研,许凤和,等先进聚合物基复合材料的老化研究 1.热氧老化].航空学报,2000,21(4):62·65 [9]蓝立文,金永方纤维增强复合材料界面研究(五)[J].复合材料 [3 BHAVESH G. KUMAR, RAMAN P SIN G, TOSHIO NAKA- 学报,1986,3(4):35-43 MURA., Degradation of Carbon Fiber reinforced Epoxy Compos-[王山根,何铭复合材料的动态力学参量与使用性能的关系 ites by Ultraviolet Radiation and Condensation J] Journal of 材料工程,1996,(6):17-19 Composite Materials, 2002, 36(24): 2713-2733 [11] MCKAGUE L. Advanced composite materials-environmental [4 SELZER R, FRIEDRICH K. Influence of water up-take on inter- Effects[M]. Philadelphia: American Society for Testing and Ma- laminar fracture properties of carbon fibre-reinforced polymer rials,l978.193-204 composites [J. Journal of Materials Science, 1995, 30: 334 [12]过梅丽.高聚物与复合材料的动态力学热分析[M]北京:化学 工业出版社,2002 s] SELZER R, FRIEDRICH K. Mechanical properties and failure[13]王莉莉杨小平,于运花,等湿热环境对抽油杆CFVE拉挤复 behaviour of carbon fibre-reinforced polymer composites under the 合材料的影响[J].复合材料学报,2004,21(3):131-136 influence of moisture J] Composites, 1997, 28A: 595-604 6]李晓骏,陈新文.复合材料加速老化条件下的力学性能研究口].基金项目:航空科技基金资助项目(04A51011) 航空材料学报,2003,23(增刊),286. 收稿日期:2005-03-10;修订日期:20050908 7] NIEL SEN L E, Mechanical Properties of Polymers and Compos-作者简介:昌小军(1977-),男,博土研究生,从事复合材料失效分析工 ites[ M]. New York: Marcel Dekker. Inc, 1974 作,联系地址:北京航空航天大学材料学院103教研室(100083) [8 GRANT T S, BRADLEY Insitu observations in SEM of 201994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net很明显该泵滑靴原封油带尺寸β值 1. 106～ 11159 太大。从表 1 得出其合理值应为 D1 = 19. 2 , D2 = 14. 3 (改进后取值) ,β= 1. 0～1. 05 与国外一致。 计算还得出 : (1) 未改进前 W = 4160N ,改进后 W = 4594N ,单 只滑靴的油膜承载能力提高 434N ,那么 9 只滑靴的油 膜承载力提高 434N ×9 = 3906N 。 (2) 未改进前λ= 1. 047 ,改进后λ= 0. 973。可见 未改进前封油带尺寸不合理 ,λ> 1 油膜稳定性差 ,属 半干磨半润滑状 态 , 滑靴 寿命不长。改进后 λ= 01973 ,唇口建立起完整的油膜 ,属全润滑状态。 (3) 改进后节流孔尺寸为 :l = 1. 1 , d = 1. 101。所 得油膜厚度δ= 0. 8 满足边界条件。实际考虑到适当增 大回油量可将大量热量排泄出去 ,故实际取 d = 1. 2。 5 措施和效果 (1) 重新设计滑靴和柱塞结构 :包括封油带、节流、 球头、球窝、裙部等等。 (2) 滑靴采用锰黄铜材料制造 ,采用适当的去应力 稳定组织措施。 (3) 为防止耐磨片因滑靴高速运转 ,摩擦产生大量 高温导致耐磨片大变形而咬死滑靴 ,耐磨片结构需作 相应调整。 (4) 后盖中置入垫片 ,减少轴承间的摩擦。 采取上述措施后 ,经实验 ,产品一跃试过 750h ,使 产品最终满足主机要求的寿命指标要求。 6 总结 滑靴失效的主要原因在于原结构设计不合理 ,支 承系数λ> 1 很致命 ,这时摩擦处于半干半湿状态 ,高 速运转的滑靴与耐磨片之间的摩擦产生大量的热量 , 由于小孔直径小、热量未被及时带走 ,使摩擦副内的温 度非常高 ,导致耐磨片 (薄壁构件) 产生大变形吃掉滑 靴与耐磨片之间的间隙 ,从而导致滑靴被限位咬死。 这种情况下无论使用多好的材料 ,寿命都不很长。滑 靴失效的其次原因就是可能存在预裂纹 ,对材料进行 固溶时效是预防发生疲劳断裂的有效措施之一。 参考文献 [1 ] 郭卫东. 斜盘式轴向柱塞泵计算机辅助设计研究[ D ]. 北京 :北京 航空航天大学 ,1995. [ 2 ] 余祖耀. 水液压泵中的静压支承设计方法的理论研究[J ]. 机械工 程师 ,2002 ,12 (3) :27 - 29. [ 3 ] 盛敬超. 液压流体力学[ M]. 北京 :机械工业出版社 ,1980. 收稿日期 : 2004211223 ; 修订日期 : 2005208220 作者简介 : 王志斌(1970 - ) ,男 ,高工 ,博士 ,联系地址 :北京航空航天大 学汽车工程技术中心(100083) 。 ● (上接第 53 页) [J ]. 材料工程 ,1999 ,(12) :19 - 22. [ 2 ] 过梅丽 ,肇研 ,许凤和 ,等. 先进聚合物基复合材料的老化研究 - Ⅰ. 热氧老化[J ]. 航空学报 ,2000 ,21 (4) :62 - 65. [ 3 ] B HAVESH G. KUMAR , RAMAN P SIN G , TOSHIO NA KA2 MURA. Degradation of Carbon Fiber2reinforced Epoxy Compos2 ites by Ultraviolet Radiation and Condensation [J ]. Journal of Composite Materials , 2002 , 36 (24) : 2713 - 2733. [ 4 ] SELZER R , FRIEDRICH K. Influence of water up2take on inter2 laminar fracture properties of carbon fibre2reinforced polymer composites [J ]. Journal of Materials Science , 1995 , 30 : 334 - 338. [ 5 ] SELZER R , FRIEDRICH K. Mechanical properties and failure behaviour of carbon fibre2reinforced polymer composites under t he influence of moist ure [J ]. Composites ,1997 , 28A : 595 - 604. 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