Investigation of Valve Plate in Water Hydraulic Axial Piston Motor

This paper has introduced the developments of water hydraulic axial piston equipments. According to the effects of physicochemical properties of water on water hydraulic components, a novel valve plate for water hydraulic axial motor has been put forward, whose moment exerted by the fluid field between valve plate and bearing plate is balanced entirely. The material screening experiment of valve plate is done on the test rig. Through numerical simulation the effects of some geometry parameters on the performance of water hydraulic motor have been studied. The silencing grooves on the valve plate in water hydraulic motor can reduce the pressure shock and the occurrence of cavitation effectively. It is evident that the appropriate structure should change the wear status between matching pairs and reduces the wear and specific pressure of the matching pairs. The specimen with the new type valve plate is used in a tool system.

Lubrication characteristics of external return spherical hinge pair of axial piston pump or motor under combined action of inclination and offset distance

External return mechanism is a mechanical structure applied to axial piston pumps.To study its lubrication characteristics,the Reynolds equation applied to an external return spherical hinge pair was deduced based on the vector equation of relative-motion velocity of the external return spherical hinge pair under the influence of external swash plate inclination and offset distance.The results show that the total friction,axial leakage flow,and maximum value of the maximum oil-film pressure increase with increasing pump-shaft speed and decrease with increasing offset distance in one working cycle when the external-swash-plate inclination is constant.However,the varying offset distance has little effect on the axial leakage flow.The maximum value of the maximum oil-film pressure decreases with increasing external-swash-plate inclination and the total leakage flow increases with increasing external-swash-plate inclination in one working cycle when the offset distance is constant.It can be seen that the abovementioned parameters are important factors that affect the lubrication characteristics of external return spherical hinge pairs.Therefore,the complex effects of different coupling parameters should be comprehensively considered in the design of the external return mechanism.

液压柱塞马达的约束阻尼层降噪研究

液压柱塞马达在工作状态下振动噪声剧烈,针对削弱内部声振源和外部壳体结构优化的传统减振降噪方案设计难度大、优化成本高的问题,提出了在液压柱塞马达壳体敷设约束阻尼层的减振降噪方法。进行液压柱塞马达的动力学模型和液压模型耦合仿真,得到液压柱塞马达内部对壳体的振动激励。以振动激励作为载荷,结合强迫响应分析和基于模态声传递向量法的声压仿真,得到马达壳体的模态参与因子和声学板块贡献量,从而精确阻尼层敷设区域。通过对约束阻尼层进行有限元建模分析,研究阻尼层材料参数对振动抑制的影响,选择合适的阻尼层材料。在半消声室内对敷设约束阻尼层前后的液压柱塞马达进行多工况下平均声压级测试。结果表明:在峰值噪声频率下,约束阻尼层能将液压柱塞马达的噪声至少降低2 dB。

基于四配流轴向柱塞马达的制动能回收方法

针对大惯性回转机构在制动时,动能都以热能的方式损失的问题,提出一种四配流轴向柱塞马达和蓄能器结合的制动能回收方法。不同体积、初始压力的蓄能器对惯性负载的回转制动能的回收和再利用的效果不同,为寻求较合理的蓄能器参数以达到较高的能量回收效果,手动调整仿真参数较为繁琐,提出采用基于多核CPU的快速并行优化方法用于蓄能器参数优化。首先,大惯性负载的驱动机构采用四配流轴向柱塞马达,其能量系统回收模型在Simulation X搭建,进而导出成具有CVODE求解加速的可执行程序,脱离仿真软件平台,在Windows操作系统独立运行;然后,利用导出的可执行程序与VC++进行二次开发,以微粒群算法解决特定工况下蓄能器选型的问题,充分利用多核CPU实现并行优化以提高仿真速度。仿真结果表明,在特定负载下得到优化后的蓄能器的参数,蓄能器回收并释放的能量占惯性动能的24.5%,回收油液全部得到释放。采用基于多核CPU的并行优化方法,仿真效率提高了10倍以上,该方法对系列化液压产品的快速开发具有一定的借鉴价值。

泵控马达液压系统压力拍振成因及其动态分析

针对液压系统中泵和马达的压力脉动频率相近时影响输出稳定性和负载工作可靠性的问题,采用AMESim多学科仿真软件对多能域耦合闭式液压系统进行物理建模,研究不同柱塞副间隙下拍振现象的规律特性。通过计算泵控马达液压系统的阻尼比及分析蓄能器模固有频率,提出利用蓄能器对压力拍振现象进行测试和分析。最后,通过搭建机电液一体化实验平台对仿真分析进行验证。理论分析和实验结果均表明:压力拍振对于压力信号和柱塞磨损等液压系统常见故障的故障特征有明显放大作用,蓄能器对于液压系统压力拍振幅值有明显的缓冲作用。

跑合方法对斜盘柱塞马达总效率影响研究

针对跑合方法对斜盘柱塞马达总效率的影响,通过分析影响马达总效率的因素,测试了5台新装配的马达,分为3组试验,分别分析了只进行正转或者反转跑合对于总效率的影响;只进行大排量或者小排量跑合对于总效率的影响;大小排量下正转与反转全面进行跑合对于总效率的影响。结果发现:在此试验方法下,若只进行正转或者反转跑合,一段时间后正反转总效率存在偏差,偏差值2%~3%;若只进行大排量正反转跑合,一段时间后大排量下总效率达到最大值,而小排量下总效率略小于最大值,差值小于1%,若只进行小排量正反转跑合,结果相反;若进行大小排量下正转与反转全面跑合,跑合12 min后,总效率基本接近最大值,跑合24 min后,总效率已趋于平稳。因此,建议出厂试验测试总效率前,需要按照JB/T 10829—2008《液压马达》行业标准跑合的方法,进行大小排量下正转与反转全面的跑合,跑合总时间不低于12 min,若想测出更加精准的总效率,跑合总时间不低于24 min,不同马达可能存在差异。

25 MW抽汽凝汽式汽轮机负荷故障分析与处理

介绍一起某自备电厂C25-3.43/0.12型汽轮机负荷调整异常的故障事例,从设备原理方面分析可能造成汽轮机负荷调整异常的原因并逐一进行检查验证,找到故障根本原因,从运维、状态监控、检修安排等方面提出改进措施。

基于AMESim对多作用内曲线径向柱塞马达建模与仿真分析

为了研究多作用内曲线径向柱塞马达的动态特性。在AMESim仿真软件凸轮设计器中,创建与内曲线马达定子环曲线相同的盘形滚子凸轮子模块,解决了软件模型库中元件模块不能直接搭建内曲线马达液压模型的问题。并搭建16柱塞10作用径向柱塞马达液压模型,对比验证液压模型是正确和可靠的,仿真分析得到内曲线马达在不同流量下转速曲线、不同压力下输出扭矩曲线以及转速与压力曲线,为内曲线马达的研究提供理论依据。

平衡式大流量电机柱塞泵振动传递路径分析

为进一步改善振动与噪声对平衡式大流量轴向电机柱塞泵的影响,建立机械振动传递路径模型,分析它在激振力作用下机械振动产生与传递的特点和规律。结果表明:平衡式电机柱塞泵在激振力作用下外壳体振动最为剧烈,振动过程由瞬态响应阶段逐渐收敛减小最终进入稳态响应阶段,出油口端盖、吸油口端盖以及外壳体的最大共振频率分别为4 104.1、2 577.58、2 602.6 Hz,对应的最大共振幅值分别为6.82、6.24、3.7 m/(s^(2)·Hz),相比于普通电机泵,平衡式双斜盘结构具有明显的减振降噪功能。

双定子轴向力偶型柱塞马达的转矩特性分析

为解决传统轴向柱塞马达轴向力不平衡、输出效率低的问题,从扭矩大小、波动率和柱塞工作效率等方面开展研究,结合双定子原理提出双定子轴向力偶型柱塞马达。该马达通过特殊的结构使力偶转矩输出,实现轴向力平衡。通过传统轴向柱塞马达和双定子轴向力偶型柱塞马达各自柱塞的受力情况,推导了该马达单个柱塞组件产生的瞬时理论转矩,借助MATLAB编程,对比分析了传统轴向柱塞马达与该马达的输出转矩,结果显示传统轴向柱塞马达输出转矩为11.59~11.89 N·m,而该马达输出转矩为23.33~23.63 N·m,比传统轴向柱塞马达的输出转矩增加了近1倍,转矩波动降低为原来一半,柱塞的工作效率增加了1倍,并通过试验得出该马达的机械效率和容积效率,验证了原理的合理性,为后续相关研究奠定了基础。

考虑磨损进程的轴向柱塞马达柱塞副泄漏研究

轴向柱塞马达广泛应用于航空航天、工程机械液压作动系统,容积效率是其重要指标。然而其柱塞副承载润滑状态恶劣,发生的磨损会导致泄漏损失增大,进而使马达的容积效率低于理想设计值。建立了轴向柱塞马达柱塞副磨损退化进程模拟模型,获得了其从跑合磨损到稳态磨损过程中承载界面轮廓的变化,基于此,对自然磨损状态下柱塞副泄漏行为进行分析。结果表明,随着缸孔的磨损,柱塞副泄漏量呈先增大后减小的趋势,柱塞副运行400 min时达到稳态磨损阶段,此时泄漏量相比初始泄漏量增加了2.3%。指出了柱塞副磨损状态和泄漏损失变化的映射关系,对提高轴向柱塞马达的容积效率和实现轴向柱塞马达磨损预测性维护具有一定指导意义。

斜轴式柱塞马达轴承寿命影响因素分析

为了提高斜轴式柱塞马达轴承的使用寿命,研究和分析缸体摆角、轴承运行温度和柱塞合力偏载对轴承寿命的影响规律。首先,利用Romax软件建立斜轴式柱塞马达轴承的受力模型;然后,根据载荷、主轴转速和润滑油黏度,计算了不同缸体摆角对轴承寿命的影响,进一步分析轴承运行温度和柱塞合力偏载对轴承最小油膜厚度与轴承寿命的影响;最后,以轴承寿命大于2000 h为目标,确定合理的柱塞球窝中心分布圆半径。结果表明:缸体摆角、轴承运行温度和柱塞合力偏载都对轴承寿命有较大影响,由于承载力与力矩的能力不同,两轴承的寿命变化趋势并不相同;为了满足该型号斜轴式柱塞马达轴承寿命的设计要求,柱塞球窝中心分布圆半径应不超过72 mm,同时马达工作过程中需要避免轴承运行温度过高。

二级往复式小型空压机动平衡优化设计与试验验证

二级往复式小型无油空压机凭借其排气压力高、功耗小的优点,在各大领域中得到了广泛应用,然而振动噪声问题严重影响其使用舒适性。为改善空压机振动,建立了二级往复式空压机动平衡理论,并采用Adams软件进行虚拟样机仿真,建立目标函数对其曲轴活塞系统的平衡块配重开展优化设计。随后,鉴于电动机与空压机结构本身联系的紧密性,对曲轴活塞系统与电动机转子整体进行了动平衡的理论研究和分析,并对动平衡方案进行了进一步的完善。基于以上动平衡理论进行振动噪声测试试验,噪声均有一定程度的降低,验证了二级往复式小型空压机动平衡理论的合理性。

双斜盘轴配流轴向柱塞式液压电机泵的实验研究

研制了一种双斜盘轴配流轴向柱塞式液压电机泵样机,并通过实验研究了样机所能达到的性能:理论排量7 mL/r、额定工作转速6000 r/min下公称压力20 MPa;5000 r/min下最大工作压力30 MPa;液压泵部分的容积效率达到91%以上。测得液压电机泵总效率最高值到达61%,中等转速区间(2000~4500 r/min)和压力区间(10~30 MPa)范围内总效率在0.56~0.61。实验表明,此类型液压电机泵,转子黏性阻力损失和配流轴间隙处的泄漏损失是两大主要损失,温度对这两大损失分别有明显的减少和增加作用,通过改善散热条件、选取合适的配流副间隙和使用低黏度液压油,有望更进一步提高样机的总效率。结果表明:适度提高液压电机泵的工作转速和提高电机的电流密度可以显著提高液压电机泵的功率密度,但转速过高,会带来较大的黏性阻力损失;采用较低工作转速、偏细长型的转子,采用低黏度液压油和取合适的配流副间隙,并且改善散热条件等,都是提高轴配流液压电机泵总效率的有效方法。

基于测功机加载的液压马达性能测试实验台设计

设计一种测功机控制负载的液压马达性能测试实验台,通过测功机接收工控机的控制信号改变发电机内部电流,达到控制马达负载的目的。选择某系列中最大压力为22.5 MPa的马达作为被测马达,在液压传动与控制技术基础上,完成了实验平台的液压系统回路设计,基于AMESim仿真软件分析设计方案的可行性。搭建液压马达实验平台,并进行可靠性测试实验。实验结果表明:测试结果和规律与厂家提供的参考数据一致,因此该液压系统符合实验设计要求,该实验台可以满足该系列马达在不同工况下的性能测试要求。

轴向柱塞泵/马达回程盘与滑靴运动关系分析

针对轴向柱塞泵/马达中回程盘变形、磨损及碎裂的现象,通过分析回程盘滑靴安装孔与滑靴之间的位置关系,建立了两者相对运动的不等式组,求解出在斜盘平面、滑靴中心与回程盘上滑靴安装孔中心在回转过程中相对斜盘中心的角度和距离变化范围,进而找到滑靴与回程盘可能接触的区域,并通过实例分析了回程盘上滑靴安装孔大小对滑靴与回程盘相对运动的影响,对于液压泵/马达回程盘的设计具有参考意义。

自由活塞内燃发电机用直线电机的优化与实验研究

基于电机有限元仿真模型和多目标遗传算法(MOGA)优化设计了圆筒型无槽永磁直线电机的关键结构参数,分析了优化设计后的直线电机在空载状态、电动状态以及发电状态下的输出性能。通过在电机两端安装侧板的方法优化了直线电机的定位力,定位力有效值从22.36 N降为2.19 N,减小了90%。根据优化结果研制了试验机并进行了相关参数的实验测试,仿真结果与实验结果吻合良好,验证了该圆筒型无槽永磁直线电机经有限元电磁仿真设计及优化方案的可行性。

滚动转子式压缩机转轴振动仿真及试验研究

以搭载9槽6极电机的压缩机为例,研究了变频压缩机运行时与电机极数有关的转轴振动噪声问题。首先,通过对径向电磁力分析,明确了压缩机电机6f径向电磁力的组成;其次,通过仿真分析和试验测试的手段对转轴的振动特性进行分析,进一步指明6f电磁力与转轴弯曲模态共振是导致转轴振动噪声问题的根源;最后,通过对某款变频压缩机的转轴弯曲模态进行仿真分析及优化,降低了转轴振动噪声,改善了压缩机的声品质。

力平衡型双定子轴向柱塞马达的转矩脉动分析

在双定子马达研究的基础上,设计出新型结构的力平衡型双定子轴向柱塞马达.通过对其结构和原理的介绍,计算出该新型液压马达的理论排量.为进一步了解这种液压马达的工作性能,通过计算马达的瞬时转矩,分析了奇数柱塞数和偶数柱塞数对马达输出转矩脉动不均匀性的影响,得出柱塞数与马达转矩不均匀系数的关系式.结果表明:马达柱塞数目为奇数时的转矩脉动比偶数时的转矩脉动更好,而且马达瞬时转矩脉动随柱塞数目的增加呈递减状态.

轴向柱塞泵/马达变量阀配流机构

为了提高轴向变量柱塞泵/马达小排量时的综合效率,基于柱塞式液压泵阀配流原理,引入变有效排量(VVD)理论,提出采用液控单向阀控制柱塞单元有效输出/输入实现轴向柱塞泵/马达配流及变量的配流机构,介绍变量阀配流机构的基本原理.基于AMEsim建立物理模型进行仿真研究,将变量阀配流机构应用于弯轴式轴向柱塞马达进行初步的原理样机实验研究.仿真和原理样机试验结果表明,采用该配流机构能够实现设计的配流、变量功能,具有提高高压泵/马达容积效率以及简化液压系统的潜在优点.