[发明专利]基于混合维模型的精密偶件配合间隙泄漏特性预测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种精密偶件配合间隙泄漏特性预测方法，尤其是涉及一种基于混合维表面模型的精密偶件配合间隙泄漏特性预测方法。

背景技术

在精密电液伺服阀、液压泵等液压元件中存在大量的精密偶件，这些精密偶件由于存在相对运动，必然会有配合间隙，如对于电液伺服阀阀芯和阀套组成的滑阀组件存在环形配合间隙。当间隙两端存在压力差或组成间隙的壁面运动时，间隙内的流体就会产生流动，引起流体泄漏，直接影响了液压元件控制精度和频率响应特性等性能参数。因此计算精密偶件配合间隙、预测由配合间隙引起的油液泄漏量对电液伺服阀、液压泵等液压元件的设计和制造具有重要的指导意义。

于2011年在《Archives of Civil And Mechanical Engineering》的论文“Spool valve leakage behaviour”中基于伺服阀的几何特征和流体的物理属性提出了计算伺服阀内部泄漏流量的数学模型，预测了阀芯在零位时的泄漏状态。Ruan 于2002年在《ASME Journal of Dynamic Systems，Measurement，and Control》的论文“An investigation into the characteristics of a two dimensional“2d”flow control valve”中分析了结构参数对阀的稳态特性和动态特性的影响，通过实验获得了不同结构参数和系统压强下的刚度、泄漏量和动态响应，分析了阀芯和阀套的间隙泄漏量对阀的稳定性的影响。周梓荣于2005年在《润滑与密封》的论文“环形间隙中泄漏流量的影响因素研究”中研究了环形间隙中层流和紊流状况下泄漏流量的基本计算方法，分析了其主要影响因素，研究了芯轴倾斜、密封界面相对移动和旋转，以及温度和压力的变化等对泄漏量的影响。薛晓虎于2004年在《机械工程学报》的论文“液压系统缝隙内流体泄漏特性的分析”中针对液压系统提出了考虑工作压力、温度及混入空气量影响时缝隙内流体泄漏量的数学模型，借助数值计算给出了油液的泄漏量、动力粘度和体积模量随以上因素变化的曲线，对其作了定性分析。

以上研究都对阀的油液泄漏量做了解析解或数值解的计算，但其计算模型都假设了阀芯和阀套等精密偶件配合面为理想圆柱面。由于精密偶件本身尺寸较小，对其配合精度有较高的要求，通常间隙在几个微米之间，在此范围内精密偶件的实际加工表面几何结构对油液泄漏量的影响就变得不可忽略。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于混合维模型的精密偶件配合间隙中流体泄漏特性预测方法，建立包含非理想几何因素的精密偶件混合维表面模型，其整数维分量描述了精密偶件宏观的外形特征，其分数维分量描述了精密偶件表面微观形貌具有随机和自仿射的特征。计算精密偶件的配合间隙，并预测在相对运动速度、油液温度和偏心量等因素影响下精密偶件配合间隙中流体的泄漏特性。

本发明采用的技术方案它包括以下步骤：

其特征在于包括以下步骤：

(1)采用标准样条曲面模拟精密偶件规则的整数维外形特征，根据零件的尺寸参数和尺寸偏差建立精密偶件的整数维分量p_id(u，w)；

(2)基于归一化分数维表面高度场特征函数在(u，w)变量空间中模拟精密偶件的分数维分量h_fd(u，w)，其生成方法为：