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航空燃油ATOS柱塞泵運動學與動力學特性
ATOS柱塞泵主要用作航空發動機燃油供給與控制單元,是發動機控制系統的重要組成部分,被譽為是發動機的心臟,其性能直接影響發動機控制系統的性能、壽命、可靠性,進而影響飛機的飛行安全。 針對ATOS柱塞泵現有設計計算方法存在的問題與不足,對其運動學、動力學、滑靴靜壓潤滑特性、滑靴運動軌跡等泵設計的基礎理論與關鍵技術進行分析研究。 

航空燃油ATOS柱塞泵運動學與動力學特性
關于運動學參數計算方法,分析了航空燃油ATOS柱塞泵運動學參數現有計算方法及其存在的不足,證明目前采用的方法是一種將非線性位移計算線性化近似計算方法,使得加速度誤差在典型工作點約為3%。根據ATOS柱塞泵運動學原理,對現有運動學參數計算方法進行詳細推導,修正原來的計算公式,同時提出并推導了一種基于坐標方法的運動學參數新計算方法。理論推導與仿真對比驗證說明修訂方法與所提出的新計算方法在理論上是一種準確算法。結合運動學計算分析結論,完成了ATOS柱塞泵動力學參數計算方法分析,側重研究了柱塞所受的柱塞腔油壓力、轉子腔內油壓力、柱塞彈簧和返回盤彈簧的彈簧力、柱塞腔壁的摩擦力、柱塞牽連運動的哥氏慣性力與相對運動引起的慣性力的計算方法。同時作為與柱塞的連接元件,分析了滑靴所受的綜合力與力矩計算方法。在動力學分析計算中,對其中柱塞與柱塞腔之間的摩擦力而引起與其它力的相互作用結果,通過非線性動態方程建模與遺傳算法求解確定。 滑靴與斜盤之間的良好潤滑是ATOS柱塞泵設計的關鍵技術。在ATOS柱塞泵運動學、動力學分析的基礎上,首先對滑靴靜壓潤滑原理、油膜的形成與自適應調節機理進行分析,根據滑靴力平衡與流量連續原理,分析推導了油膜厚度計算方法,并進行了油膜厚度隨滑靴結構參數與泵工作參數變化的仿真。 滑靴靜壓潤滑設計的核心是如何理論上確定功率損失小、容積效率損失少、油膜承載剛度大對應的*油膜厚度。針對此,從滑靴油膜內速度分布、滑靴節流器效能計算、滑靴與斜盤之間靜壓潤滑油膜引起的摩擦功率損失與泄漏功率損失計算、油膜引起的容積效率變化計算、油膜厚度對交變載荷承載的剛度計算五個方面進行靜壓潤滑油膜的特性理論分析與仿真,并綜合給出*油膜厚度確定的依據與具體路線。ATOS柱塞泵的滑靴固定在返回盤,并隨轉子同步旋轉,由于柱塞傾斜安裝、斜盤呈球面,使得滑靴運動隨斜盤轉角變化呈一族空間曲線,其中返回盤上滑靴安裝孔位置與形狀確定是ATOS柱塞泵設計的另一個關鍵技術。開孔太大容易使滑靴從滑靴孔脫落,太小可能出現滑靴卡死,理想的形狀是按滑靴頸運動包絡線來確定。首先分析了ATOS柱塞泵返回盤滑靴安裝孔現有設計方法的局限性,然后根據ATOS柱塞泵幾何關系與運動學原理,采用與目前*不同的方法,提出按柱塞和斜盤共同作用的坐標計算方法來推導滑靴運動軌跡,并進行二維與三維軌跡仿真,同時從理論上與現有結果對比,驗證所提出方法的正確性。 

航空燃油ATOS柱塞泵運動學與動力學特性
在上述研究的基礎上,為滿足工程需要,設計開發了集ATOS柱塞泵性能參數計算、運動學參數計算、動力學參數計算、滑靴靜壓潤滑與油膜厚度計算、滑靴運動軌跡分析與仿真等五個功能模塊的面向對象通用計算軟件 上述研究方法與研究結果可為航空燃油ATOS柱塞泵的設計提供理論依據。