[发明专利]一种基于非均匀间隙油膜的滑靴副偏磨磨损预测方法

权利要求书

1.一种基于非均匀间隙油膜的滑靴副偏磨磨损预测方法，其特征在于，具体构建步骤如下：

步骤一、针对斜盘式轴向柱塞泵使用的初始阶段，用网格对滑靴/斜盘之间的楔形油膜划分区间，计算各个网格区间的平均油膜

划分的区间为(m-1)×(n-1)个；

h(r,θ)表示每个网格区间顶点的油膜厚度；其中r表示极坐标下滑靴底面任意一点的极径，θ表示极坐标下滑靴底面任意一点的极角；dr表示网格区间径向的单位长度；dθ表示网格区间周向的单位长度；

步骤二、各个网格利用自身的平均油膜计算该网格区间的磨损量R_w(r,θ)；

其中，R_w为单位行程的磨损量；K为润滑磨损系数；S_m为粗糙峰的平均波长；N＝1/S_m表示单位行程的粗糙峰波数；α为高度修正系数；σ为复合表面粗糙度；H^*代表摩擦副相对硬度比；β₀是幂指数；v为摩擦副相对速度；τ＝η_m/G_c为延迟时间，η_m为材料的动力黏度，G_c为材料的剪切模量；

步骤三、对所有网格区间的磨损量R_w(r,θ)进行积分，得到整个滑靴底面的磨损量

步骤四、计算柱塞泵的缸体每旋转一周后柱塞泵各滑靴的椭圆行程L；

L＝2πR+4R(secβ-1)

其中，R为柱塞泵的柱塞孔分度圆半径；β为斜盘倾角；

步骤五、将整个滑靴底面的磨损量沿着滑靴的椭圆运动轨迹进行曲线积分，得到缸体每旋转一周滑靴副总的磨损量v_total；

步骤六、根据滑靴副总的磨损量v_total设定初始阶段的滑靴底面轮廓磨损量，并对下一阶段的油膜厚度进行更新；

柱塞泵实际工作过程中，滑靴经过多次偏磨磨损后，底面内外边缘会形成近似弧形的磨损轮廓；不考虑滑靴磨损程度沿周向的差异性，滑靴底面弧形轮廓与斜盘表面构成的间隙，即油膜厚度为：

上式中，h_t表示当前阶段油膜厚度，h_t+1表示考虑滑靴偏磨磨损轮廓后更新的下一阶段油膜厚度；R_mi为滑靴内边缘磨损轮廓的拟合半径；R_mo为滑靴外边缘磨损轮廓的拟合半径；r_inS为滑靴底面内半径；r_outS为滑靴底面外半径；r_mi为滑靴的内边缘径向的最大磨损量，h_mi为滑靴的内边缘纵向的最大磨损量；r_mo为滑靴的外边缘径向的最大磨损量；h_mo为滑靴的外边缘纵向的最大磨损量；

步骤七、利用更新后的油膜厚度h_t+1，返回步骤二，计算每个网格区间的磨损量并积分后，沿着滑靴的椭圆运动轨迹再次积分，得到下一阶段滑靴副总的磨损量；

步骤八、最终得到斜盘式轴向柱塞泵使用的各个阶段中滑靴副偏磨的磨损量，以及预测下一阶段的磨损状态。

2.如权利要求1所述的一种基于非均匀间隙油膜的滑靴副偏磨磨损预测方法，其特征在于，所述的步骤一中，每个网格区间顶点的油膜厚度h(r,θ)可根据Wang等提出的滑靴副动态润滑模型可得：

其中h₁，h₂，h₃表示滑靴底面外圆上相位差为120°的三点油膜厚度；r_outS为滑靴底面外半径；Δh_T为热变形导致的油膜厚度修正量；Δh_p为压力弹性变形导致的油膜厚度修正量。

3.如权利要求1所述的一种基于非均匀间隙油膜的滑靴副偏磨磨损预测方法，其特征在于，所述的步骤五中，缸体旋转一个周期内造成的滑靴-斜盘接触面体积损失v_total，满足如下关系式：

分析可知，初始阶段滑靴副总的磨损量v_total与滑靴副油膜厚度呈幂指数关系，滑靴副总的磨损量v_total与斜盘倾角的正割函数secβ呈正比。

4.如权利要求1所述的一种基于非均匀间隙油膜的滑靴副偏磨磨损预测方法，其特征在于，所述的步骤六中，滑靴内外边缘磨损轮廓的拟合半径R_mi和R_mo通过几何关系求解得到：