【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于柱塞泵，涉及一种考虑摩擦副摩擦力的柱塞寿命仿真计算方法。
技术介绍
1、柱塞泵被广泛应用于高压、大流量和流量需要调节的场合，是航空液压系统的重要装置。柱塞是柱塞泵的核心元件之一，它装配在转子缸体中，通过前后推拉运动来起到输送流体的作用。
2、柱塞的寿命是决定柱塞泵整体寿命的重要影响因素之一，对柱塞寿命进行仿真分析是柱塞泵设计的必要步骤。若计算柱塞组件寿命，通常通过理论公式计算其受载，再通过静力学仿真获得柱塞危险应力，最后查阅材料s-n曲线获取其寿命。但是，传统方法有其不足：1、柱塞始终处于运动状态，静力分析的边界条件始终与真实运动状态存在差异，其差异将影响寿命计算结果的准确性。2、理论公式难以准确考虑运动副摩擦力及其分布状况的影响，这也会影响寿命计算结果的准确性。
技术实现思路
1、为了解决上述问题，进一步使柱塞寿命仿真与实际情况更加贴近，提升寿命计算结果准确性，本专利技术提供了一种考虑摩擦副摩擦力的柱塞寿命仿真计算方法,通过建立考虑摩擦副摩擦作用的刚柔耦合单柱塞柱塞泵动力学模型来仿真计算柱塞寿命。
2、本专利技术的技术方案：
3、一种考虑摩擦副摩擦力的柱塞寿命仿真计算方法，所述方法包括以下步骤：
4、步骤1：建立刚柔耦合的单柱塞柱塞泵核心运动部件动力学模型；
5、步骤2：插入摩擦副摩擦面并修改摩擦副的运动副；
6、步骤3：加载求解动力学模型并计算柱塞部件寿命。
7、进一步的，步骤1的
8、在建模软件unigraphics nx中建立刚柔耦合的单柱塞柱塞泵核心运动部件动力学模型的几何模型，包括转子1、衬套2、柱塞3、柱塞座4、垫板5、斜盘6、柱塞座垫片7、回程滑道8，其中，所述的回程滑道8为代替回程盘的部件，在吸油行程中起到拔出柱塞的作用。
9、进一步的，回程滑道8需依照柱塞座的运动轨迹建立，回程滑道8的建立方式如下：
10、将转子柱塞孔所在平面投影到滑靴端面所在平面，以斜盘中心为圆心，绘制与下死点位置柱塞孔投影内切和外切的两个圆；以这两个圆为基准，厚度取为3mm，高度取为7mm形成内外回程滑道。
11、进一步的，所述步骤1还包括：设定刚柔区域；
12、将建立的几何模型导出为parasolid格式，将parasolid文件导入有限元软件ansys的workbench平台geometry模块中，在动力学模块transient structural中打开模型，将转子1、衬套2、垫板5、斜盘6、回程滑道8设置为刚性区域，将柱塞3、柱塞座4、滑靴垫片7设置为柔性区域；
13、对柔性区域的柱塞3、柱塞座4、柱塞座垫片7进行网格划分；设置边界条件，约束斜盘6和回程滑道8的刚体位移。
14、进一步的，所述步骤1还包括：设置运动副；
15、通过运动副约束各部件间的运动关系，转子1与地面间设置旋转副，转子1与衬套2间设置固定副、衬套2与柱塞3间设置圆柱副，柱塞3与柱塞座4间设置球副，柱塞座4与滑靴垫片7间设置固定副，滑靴垫片7与垫板5间设置平面副，回程滑道8与柱塞座4间设置平面副，垫板5与斜盘6间设置固定副。
16、进一步的，步骤2的具体步骤如下：
17、插入摩擦副摩擦面：对衬套2与柱塞3接触面插入摩擦接触关系，设定摩擦系数μ1；对柱塞座垫片7与垫板5接触面插入摩擦接触关系，设定摩擦系数μ2；对柱塞座4与回程滑道8接触面插入无摩擦接触关系。
18、进一步的，步骤2还包括：修改摩擦副的运动副；
19、对衬套2与柱塞3间的圆柱副，放开其垂直于接触面方向轴的刚体位移约束与旋转约束；对滑靴垫片7与垫板5间的平面副，放开其垂直于接触面方向轴的刚体位移约束；对回程滑道8与柱塞座4间的平面副，放开其垂直于接触面方向轴的刚体位移约束。
20、进一步的，步骤3的具体步骤如下：
21、3.1、施加柱塞一个运动周期t内的转速载荷、液压载荷，t的计算式为：
22、t＝1/n
23、上式中，n为柱塞泵转子每分钟旋转圈数；
24、3.2、设置合适的求解步长，求解动力学模型，得到柱塞的应力分布；
25、3.3、采用goodman曲线对柱塞进行应力修正，goodman等寿命线模型：
26、
27、上式中，σa为应力幅，σ-1为应力比r＝-1情况下应力幅值，为平均应力幅值，σm为材料极限强度；
28、3.4、使用s-n曲线方程计算出可靠性寿命，s-n曲线方程如下：
29、log10nf＝b1+b2*log10(σa-b3)
30、上式中，b1、b2、b3为已知系数，nf为柱塞寿命。
31、本专利技术的优点是：本专利技术提供一种考虑摩擦副摩擦力的柱塞寿命仿真计算方法，相比于现有技术，具有以下优点：
32、(1)几何模型使用滑道结构替代了回程盘作用，只需建立一个柱塞即可开展动力学仿真，提升了柱塞泵动力学仿真计算效率。
33、通过摩擦面接触结合修正的运动副连接的方法将摩擦副的摩擦力引入动力学计算中，提升了柱塞危险位置寿命计算精度。
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1.一种考虑摩擦副摩擦力的柱塞寿命仿真计算方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种考虑摩擦副摩擦力的柱塞寿命仿真计算方法，其特征在于，步骤1的具体步骤如下：
3.根据权利要求2所述的一种考虑摩擦副摩擦力的柱塞寿命仿真计算方法，其特征在于，回程滑道(8)需依照柱塞座的运动轨迹建立，回程滑道(8)的建立方式如下：
4.根据权利要求2所述的一种考虑摩擦副摩擦力的柱塞寿命仿真计算方法，其特征在于，所述步骤1还包括：设定刚柔区域；
5.根据权利要求2所述的一种考虑摩擦副摩擦力的柱塞寿命仿真计算方法，其特征在于，所述步骤1还包括：设置运动副；
6.根据权利要求5所述的一种考虑摩擦副摩擦力的柱塞寿命仿真计算方法，其特征在于，步骤2的具体步骤如下：
7.根据权利要求6所述的一种考虑摩擦副摩擦力的柱塞寿命仿真计算方法，其特征在于，步骤2还包括：修改摩擦副的运动副；
8.根据权利要求7所述的一种考虑摩擦副摩擦力的柱塞寿命仿真计算方法，其特征在于，步骤3的具体步骤如下：
【技术特征摘要】
1.一种考虑摩擦副摩擦力的柱塞寿命仿真计算方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种考虑摩擦副摩擦力的柱塞寿命仿真计算方法，其特征在于，步骤1的具体步骤如下：
3.根据权利要求2所述的一种考虑摩擦副摩擦力的柱塞寿命仿真计算方法，其特征在于，回程滑道(8)需依照柱塞座的运动轨迹建立，回程滑道(8)的建立方式如下：
4.根据权利要求2所述的一种考虑摩擦副摩擦力的柱塞寿命仿真计算方法，其特征在于，所述步骤1还包括：设定刚柔区域...
【专利技术属性】
技术研发人员：邹鹏健，张昊冉，谷建宁，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司金城南京机电液压工程研究中心，
类型：发明
国别省市：
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