材料应用煤矿机械工程论文提纲

2022-11-15

论文题目：径向柱塞摆缸式高水基马达曲轴柱塞副关键技术研究

摘要：低速大扭矩液压马达是近年来国内外发展较快、应用较多的一种液压执行元件。它具有结构紧凑、可直接驱动负载等特点,广泛应用于船舶、工程机械和矿山机械等领域。在冶金、矿山、煤矿井下应用环境中因矿物油易燃、泄漏污染严重等问题,迫切需要以高水基为介质的低速大扭矩马达以替代矿物油马达。国外高速水压马达的研究较多,并已有产品问世;而国内仅对轴向柱塞水压马达有所研究,对于低速大扭矩径向水压马达的研究相对较少。因此,径向柱塞摆缸式高水基马达的设计与研究,对低速大扭矩马达以及水压执行元件的发展具有重要意义。高水基马达中影响其工作效率和工作寿命的关键因素是关键摩擦副的磨损和润滑,由于水的粘度低、润滑性能差和汽化压力高等特殊性质,使得高水基马达的研制面临着诸多问题。曲轴柱塞副作为径向柱塞摆缸式高水基马达的关键摩擦副,在高压低速大扭矩工作条件下,柱塞和曲轴之间将承担传递力的作用,柱塞滑靴与曲轴运动副之间的摩擦、润滑及泄漏特性直接影响了低速大扭矩高水基马达的工作效率及寿命;此类摩擦副一直是高水基液压传动中研究的难点和重点,因此该摩擦副的磨损与润滑及配对材料选择等是必须深入研究的问题。首先,基于课题提出的自平衡阀配流结构,以此为基础对曲轴柱塞副结构进行再设计,提出了一种新的曲轴柱塞副结构方案,并对高水基马达的工作原理及曲轴柱塞副的运动学进行分析,依据马达结构参数对新结构下马达排量、扭矩及压力脉动等主要参数进行计算,并通过AMESim软件对高水基马达的工作特性及输出特性进行仿真分析,确定所设计马达结构参数的合理性。第二,针对高水基马达的泄漏问题对关键摩擦副—曲轴柱塞副及相关结构进行理论分析与仿真探究。对于柱塞和摆缸运动副间可能存在的泄漏选用单级格莱圈密封结构,并采用ANSYS仿真软件对额定工况下的密封形式及机理进行探究,结果表明单级格莱封可满足使用需求;对比分析曲轴柱塞副间支承腔的三种设计方法,采用剩余压紧力式结构设计以满足高水基马达的密封特性要求,同时对设计的不同支承腔结构进行静力学仿真分析,筛选出适宜的支承腔结构尺寸。第三,搭建高水基介质工况下的曲轴柱塞副摩擦磨损试验台,通过关键零件的设计加工及采购完成整个试验台的安装及调试,同时根据现有材料研究现状,选择适应于高水基介质下的材料配对形式及配对材料,并将选择的材料合理运用于曲轴柱塞副。第四,以搭建完成的试验台为基础,对不同运行参数下的曲轴柱塞副进行试验分析,测得其实际运行状态下高水基马达的泄漏量及磨损状况,获得不同压力、不同转速下曲轴柱塞关键摩擦副的泄漏规律及磨损特性;同时采用不同的涂层材料对曲轴柱塞副进行实际运行工况下的材料配对探究。通过研究发现,曲轴柱塞副的新结构方案完全满足高水基马达的低速、大扭矩使用工况,且曲轴轴承的存在使得柱塞与曲轴之间的滑动摩擦转换为曲轴与轴承滚子间的滚动摩擦,大大减少了曲轴柱塞副间的磨损失效,且此结构下的曲轴柱塞副在实际工作过程中具有良好的密封特性,完全满足高水基马达的容积效率要求。

关键词：高水基马达;曲轴柱塞副;格莱封;剩余压紧力式;工况试验台

学科专业：机械设计及理论

致谢

摘要

abstract

变量注释表

1 绪论

1.1 课题来源

1.2 研究背景及意义

1.3 国内外研究发展概况

1.4 存在的问题和不足

1.5 主要研究内容及技术路线