氣缸-活塞運動副動特性分析.pdf

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1、氣缸-活塞運動副動特性分析林金國，曾小林、童小川，壽旭日，李家樂（中船重工第七〇四研究所，上海200031）摘要：某機(jī)械設(shè)備中氣缸—活塞之間相對運動速度高、載荷大，為了減少運動副間的摩擦磨損，氣缸-活塞需建立一定的潤滑油膜。本文通過對氣缸-活塞的潤滑承載特性建模和數(shù)值分析，研究了氣缸-活塞潤滑油膜壓力、厚度的分布特性，發(fā)現(xiàn)了活塞右側(cè)油膜無法建立，并通過優(yōu)化分析，設(shè)計了活塞右側(cè)的導(dǎo)角長度，為氣缸-活塞運動副的動特性設(shè)計提供了有力支撐。關(guān)鍵詞：氣缸-活塞，動特性，數(shù)量級，潤滑承載，油膜中圖分類號：TK24

2、3.3文獻(xiàn)標(biāo)志碼：ADOI：10.16443/j.cnki.31-1420.2015.01.015DynamicAnalysisforaKinematicCylinder-pistonPairLINJin-guo,ZENGxiao-lin,TONGXiao-chuan,SHOUXu-ri,LIJia-le(ShanghaiMarineEquipmentResearchInstitute，Shanghai200031，China)Abstract:Therelativevelocityandbearin

3、gloadofacylinder-pistoninsomemechanicalequipmentisverybig.Inordertodecreasethefricationandabrasionofthekinematicpair,thelubricationoilfilmmustbebuildup.Inthispaper,themodelandanalysisforthecharacterofthelubricationandload-bearingofthecylinder-pistonisfi

4、nished,thusthepressureandthicknessoftheoilfilmisfiguredout,andtheoilfilmoftherightpistoncan’tbesetupisfound.Onthisbase,theguidelengthoftherightpistonisdesigned,whichwillaffordstronglysupporttothedynamicdesignforthecylinder-piston.Keywords:Cylinder-pisto

5、n;Dynamiccharacter；orderofmagnitude,LubricationandLoad-bearing，Oilfilm0引言油膜潤滑承載特性研究涉及的軸承旋轉(zhuǎn)潤滑、活某機(jī)械設(shè)備中氣缸-活塞之間相對運動速度高、載塞往復(fù)運動油膜承載潤滑等周期性的相對運動，多數(shù)荷大，為了減少運動副間的摩擦磨損，氣缸-活塞需建情況下潤滑涉及的區(qū)域較小，實驗研究中的壓力布點[1][2][3][4]立一定的潤滑油膜。在潤滑油選定的情況下，氣缸-活以及仿真計算中的網(wǎng)格處理均較易實現(xiàn)。本文塞之間的潤滑油膜能否建

6、立，對氣缸-活塞之間的潤滑針對研究的氣缸-活塞往復(fù)運動模型，活塞在氣缸內(nèi)做承載性能至關(guān)重要。因此，需分析氣缸-活塞間潤滑油往復(fù)運動，運動行程近50m，氣缸內(nèi)徑達(dá)0.3m，活塞膜的壓力場和厚度分布情況，并對局部油膜無法建立長約2m，若進(jìn)行實驗研究，則需要大量的壓力布點數(shù)的區(qū)域進(jìn)行優(yōu)化分析，使?jié)櫥休d特性滿足要求。以確定油膜壓力分布特征，且進(jìn)行壓力布點時可能會作者簡介：林金國（1979-），男，碩士，高級工程師。研究方向：機(jī)械設(shè)計。2015/1機(jī)電設(shè)備54AcademicResearch技術(shù)交流破壞原有機(jī)

7、械結(jié)構(gòu)；而采用仿真計算研究時，需要根式中，v為平均流速；RAx=/為水力半徑；A據(jù)整個氣缸-活塞結(jié)構(gòu)受力及運動的不斷變化而不斷地為過流面積；x為濕周，即油液與氣缸橫截面的實際接改變網(wǎng)格形狀，而商用軟件即使有處理動網(wǎng)格的功能觸長度。活塞右側(cè)是潤滑承載的主導(dǎo)部位，因此以右也都是人為預(yù)先指定網(wǎng)格的變化規(guī)律，不適用于處理側(cè)的雷諾數(shù)進(jìn)行判斷。氣缸-活塞間的流動按圓環(huán)縫隙本問題，且商用軟件基本是采用時間推進(jìn)的通用算法的剪切流動考慮，則縫隙平均流速為10.5m/s，雷諾數(shù)求解流場，計算效率低收斂緩慢，因而考慮放棄商

8、用估算值為82.8，小于1000（圓環(huán)縫隙臨界雷諾數(shù)軟件，使用自編程序的仿真計算方法進(jìn)行氣缸-活塞間Re=1000），因此，可確定氣缸-活塞間的潤滑流動為層潤滑油膜承載特性研究。流流動。2.3氣缸-活塞流體潤滑控制方程1氣缸-活塞計算物理模型氣缸-活塞流體潤滑控制方程為不可壓縮流體N-S[4]活塞重約2t，長約2m，外徑0.297m，其左側(cè)設(shè)置方程，具體如下：?V?V?V有三道活塞環(huán)，右側(cè)設(shè)計了一個長40mm的45×1導(dǎo)角，x+y+=z0（2）???xy