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基于正反问题相结合的柱塞设备效率特性建模及典型故障机理分析??? 惠州博罗升降车出租, 惠州升降车出租, 升降车出租 轴向柱塞设备内部各子系统结合部服役环境恶劣（非线性载荷、高应力集中等复杂因素大多发生于此），极限工况下极易出现效率下降等问题，这不仅危害柱塞设备内部结构，甚至影响液压传动系统整体性能，柱塞设备效率特性研究因此而备受重视。柱塞设备效率特性建模是柱塞设备效率特性研究中的关键科学问题，对于节能优化设计与性能评估意义重大。以往由于柱塞设备内部结构关系及耦合情况复杂，微观力学行为的认知尚不明确，柱塞设备效率特性机理建模难度很大。柱塞设备效率特性模型分为参数化模型和非参数化模型两类。全工况下参数化模型精度较低，原因是油液有效体积弹性模量、摩擦因数等系统参数随柱塞泵运行状态发生非线性变化。非参数化模型虽精度较高，但物理意义不明确，且不具有普适性。在柱塞马达全耦合动力学模型降维简化过程中，重点分析了柱塞马达功率构成，并最终根据简化模型提炼出能量损耗估计模型。由于试验平台运行参数变化范围较窄，将能量估计模型中的复合参数视为常数。实际情况下，复合参数将随作业环境的变化而变化。可见，柱塞设备效率下降机理分析的关键是把握复合参数的变化规律。因此，为分析极端工况下柱塞设备效率下降以及性能退化机理，不仅需要极端工况下柱塞设备试验数据作为实际参考，更需要分析导致柱塞设备性能退化的微观力学行为。在前文研究的基础上，提出一种基于正反问题相结合的柱塞设备效率特性建模与参数识别方法，以柱塞泵为例，首先，根据柱塞泵全耦合动力学模型，建立柱塞泵流量、转矩损失机理模型；然后，分析系统参数非线性变化规律，基于此利用试验数据拟合机理模型中复合参数经验公式，导出柱塞泵效率特性半经验参数化模型；最终，结合前文研究结论，分析柱塞设备典型故障形成机理，并进行实验验证。
流量、转矩损失机理模型柱塞马达能量损耗估计结果显示，油液压缩和库伦摩擦是导致极端工况下柱塞设备能量损耗加剧的主要影响因素。本章将根据柱塞泵结构特征，通过能量损耗机理分析建立流量、转矩损失机理模型，有别于导出能量损耗估计模型，该机理模型仅考虑影响柱塞泵能量损耗的主要因素，其中流量损失包括泄漏流量和困油与压缩流量，转矩损失包括粘性摩擦转矩和库伦摩擦转矩。泄漏流量、粘性摩擦转矩和库伦摩擦转矩已在第3章中给出，下面将主要分析困油与压缩流量损失。
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流量损失传统观念认为柱塞泵流量损失主要来源于各摩擦副泄漏，然而由油液可压缩性可知，压缩容积损失确实存在82，只是常被误认为泄漏损失，以致油膜厚度理论值大于真实值。本文将重点考虑油液有效体积弹性模量对于柱塞泵流量损失的影响。对于各摩擦副泄漏流量，仅考虑柱塞腔排油阶段的泄漏流量，各摩擦副总泄漏流量。当vp大于0时，pcpi等于phigh；当vp小于0时，pcpi等于0。柱塞腔高低压过渡过程中，油液可压缩性致使柱塞泵损失部分容积，包括困油容积损失(残余容积压缩)和压缩容积损失(排出容积压缩)。 完全进入配流盘封闭区时，如果柱塞腔通孔未到达配流盘上下死点，则柱塞腔将无法完全吸油和排油，继而也会产生困油现象。图中，φst为TDC封闭包角，φdb为BDC封闭包角。配流盘封闭区结构: 1—缸体腰形孔，2—出油口，3—进油口. 分析可知柱塞腔吸油终了容积Vsend和排油终了容积Vdend、油液有效体积弹性模量β、Δp均对困油与压缩容积损失有影响。其中，stpsendRAVVcostan0，dbpdendRAVVcostan，V0为零排量时的单柱塞腔容积。Δp为柱塞泵高低压差，Δp=phigh－plow，等式右侧第1项为封闭区容积损失，第2项为残余容积损失，第3项为排出容积压缩损失。柱塞泵因此而损失的流量. 得柱塞泵平均总流量损失机理模型。
转矩损失各摩擦副承载着高强度的相互作用力，处于油膜和边界润滑的混合状态，转矩损失来源于粘性摩擦和库伦摩擦，库伦摩擦转矩损失形成机理相对复杂，对各摩擦副受力进行分析是库伦摩擦转矩损失机理分析中的关键环节。（1）库伦摩擦转矩学者大都仅考虑柱塞离心力产生的柱塞副库伦摩擦力40,50,82，忽略了倾覆力矩作用下形成的库伦摩擦力。缸体支反力Fa和Fb远大于柱塞离心力36,39，由此产生的库伦摩擦力Ffn为柱塞副库伦摩擦力主要部分。第2章经过单柱塞-滑靴子系统摩擦学与动力学解耦分析，推导得到柱塞副库伦摩擦力Ffn，基于此，进一步推导得到柱塞副总库伦摩擦转矩。同时，推导得到滑靴副总库伦摩擦转矩. 在液压压紧力和弹簧预紧力作用下，配流盘与缸体紧密配合，配流副库伦摩擦转矩. （2）粘性摩擦转矩各摩擦副总粘性摩擦转矩。)得柱塞泵平均总摩擦转矩损失机理模型。定义fpsv为柱塞泵复合库伦摩擦因数，用于表征各摩擦副库伦摩擦综合损耗程度。
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