斜盘式轴向柱塞泵空化特性分析

针对斜盘式轴向柱塞泵的空化现象,建立了斜盘式轴向柱塞泵全流域模型,采用计算流体力学方法研究了全流域空化特性分布,分析了排油口负载压力、缸体转速和斜盘倾角等工况参数对全流域空化特性的影响规律。研究表明:空化主要发生在吸油区的吸油口、配流盘和柱塞腔区域,空化随气相体积分数增大而加重;排油口负载压力由10 MPa增至30 MPa,吸油口、配流盘和柱塞腔气相体积分数峰值分别由6.28%增至6.68%、5.91%增至7.13%、10.03%增至11.23%;缸体转速由2 200 r/min增至3 000 r/min,吸油口、配流盘和柱塞腔气相体积分数峰值分别由6.39%增至6.41%、6.26%增至10.54%、7.13%增至10.16%;斜盘倾角由3.64°增至5.64°,吸油口、配流盘和柱塞腔气相体积分数峰值分别由6.34%增至6.41%、14.7%降低至13.9%、10.16%增至11.66%。斜盘式轴向柱塞泵在实际设计中,排油口负载压力、缸体转速和斜盘倾角的取值在合理范围内越低越好,斜盘倾角取值存在最优区间。

对置端曲面齿轮柱塞泵动态特性仿真研究

为了研究对置端曲面齿轮柱塞泵参数对泵动态特性的影响,根据端曲面齿轮柱塞泵工作原理,推导柱塞运动方程。利用Adams与AMESim软件建立对置端曲面齿轮柱塞泵联合仿真模型,通过联合仿真得到不同转速与偏心率下的柱塞泵出口流量与压力的相应曲线。结果表明:转速增大,泵出口流量与压力增大,脉动幅值与脉动频率增大;偏心率增加,泵出口流量与压力增大,脉动幅值增大,脉动频率不变。

微型轴向柱塞泵柱塞腔作用力对斜盘倾覆力矩分析与优化

为探究微型轴向柱塞泵柱塞腔压力等特性与柱塞腔作用力对斜盘的影响,在分析柱塞运动和斜盘力矩的基础上,建立数学模型,并基于AMESim搭建七柱塞型的微型轴向柱塞泵仿真模型;从柱塞直径、柱塞死区容积、斜盘倾角和柱塞分度圆直径几个方面仿真分析柱塞腔作用力;对影响柱塞腔作用力的参数进行响应面优化。结果表明:优化后显著降低了柱塞腔作用力与斜盘倾覆力矩,优化后的参数可作为柱塞泵结构优化的依据。

斜盘式轴向柱塞泵伺服变量特性

伺服变量是斜盘式轴向柱塞泵常用的变量方式,将直接影响到泵的整体性能。伺服变量技术原理复杂,目前仍是阻碍我国斜盘式轴向柱塞泵发展的关键技术。针对高压轴向柱塞泵研发试验过程中遇到的变量压力冲击较大、无法完全制动等,深入研究探索不同因素对变量特性的影响。将动态过程分为启动过程、回位过程、制动过程和制动恢复过程,利用系统建模仿真AMEsim软件建立变量机构数值模型,并通过压力曲线试验和仿真结果对比证实模型的有效性。在不同进口阻尼、回油阻尼、回位弹簧刚度条件下,对伺服变量系统进行了数值模拟。研究结果表明:进口和回油阻尼对变量动态过程均产生影响,弹簧刚度主要对制动过程有影响。

基于全空化模型的柱塞泵内空化流动数值模拟

针对典型斜盘式轴向柱塞泵工作时出现的空化现象,以某高压柱塞泵为例,建立了柱塞泵配流过程中,气液混合相的连续性控制方程和运动控制方程,推导了基于气液两相流的质量输运控制方程,并对柱塞泵进行了空化流动的数值模拟。仿真结果表明,不同的转速、压差和配流盘结构对柱塞腔内部、配流盘表面以及缸体与配流盘接触处的空化存在影响,且仿真结果与实验检测数据结果是吻合的。

水液压双斜盘轴向柱塞式电动机泵试验研究

针对海上作业平台和深海环境中工作的液压系统和设备对液压动力源提出的小型、便携、环保以及功率密度大等一系列发展要求,提出一种带双斜盘结构的轴向柱塞式电动机泵。该泵将双斜盘轴向柱塞泵泵体集成于屏蔽电动机转子内部,适用于在水下环境(包括条件比较恶劣的海水)工作,其整体具有小型,轻便,结构紧凑,功率密度大,同时抗污染能力强等一系列突出优点。对于泵内部特殊的双斜盘和缸体结构,进行运动状态下的受力平衡分析研究。研制样机并对电动机泵进行各项性能试验。试验结果表明,该泵在工作环境下散热良好,相比于传统的电动机、联轴器和柱塞泵三段式动力单元,泵工作状态下噪声有所降低,同时泵的各性能曲线基本达到预期的要求,验证该种电动机泵结构方案的实施可能性。该泵是一种比较有发展前景的新型液压动力单元,可以作为水下液压动力源设计的新思路。

基于AMESim的液压柱塞泵的数字建模与流量脉动分析

利用AMESim仿真软件对恒压力轴向柱塞泵进行了建模与仿真。建立了轴向柱塞泵的运动方程、流量方程和仿真模型,在柱塞腔内设计了蓄能器,着重对在柱塞腔内有蓄能器和无蓄能器两种模型进行了相应的仿真对比分析。结果表明在柱塞腔内增设蓄能器后,流量脉动得到降低。

斜柱塞斜盘式轴向柱塞泵的流量特性

在直柱塞泵流量特性理论研究的基础上,提出并建立斜柱塞泵流量特性的理论体系,通过计算机仿真分析结果表明,虽然同条件下斜柱塞泵流量脉动情况比直柱塞泵略差,但在柱塞倾角小于20°的情况下差别并不大,几乎可以忽略.在同等情况下,斜柱塞泵由于柱塞倾角的存在,有更大排量和更小的体积,柱塞的离心力更有助于柱塞的回程,也更有利于减小配流盘直径,降低缸体配流面运动的线速度.

轴向柱塞泵-电机组转子系统临界转速及不平衡响应分析

临界转速及不平衡响应分析是采用转子动力学研究转子系统动态特性的基础。以斜盘式轴向柱塞泵-电机组转子系统为研究对象,通过Riccati传递矩阵法、Prohl传递矩阵法和有限元法分别对转子系统进行了临界转速的计算,结果表明电机轴及联轴器的存在降低了轴向柱塞泵-电机组转子系统的临界转速,并证明了Riccati传递矩阵法在计算大型转子系统的优势;此外,通过模拟流量脉动及侧向径向压力引起的转子不平衡状态,得到转子系统的不平衡响应特性,结果可表明,流量脉动及侧向径向压力主要激发了转子系统的二阶固有频率,其不平衡响应最剧烈处位于转子系统两端。

清洗机斜盘轴向柱塞泵流道的流场仿真与结构优化设计

分析了清洗机斜盘轴向柱塞泵出水端吸液阀流道的流场力学特性并对其流场进行了数值仿真。在流场仿真结果基础上,对现有泵头文丘里流道的喉管直径与进口直径的收缩比、喉管段长度、渐缩角度和渐扩角度进行了优化。计算机仿真及实验结果表明:优化方案达到了减小文丘里流道压力损失和溢流阀平衡压力的目标,提升了清洗机斜盘轴向柱塞泵整体性能。

电液比例斜盘式轴向变量柱塞泵的压力特性仿真

建立了电液比例斜盘式轴向变量柱塞泵的控制模型,以MATLAB/Simulink为工具,对变量柱塞泵的压力控制特性进行了仿真研究,分析了泵的关键参数对其工作特性的影响,为电液比例斜盘式轴向变量柱塞泵的设计、优化提供了简便、实用的计算机辅助设计方法。

斜柱塞斜盘式轴向柱塞泵锥形缸体设计校核方法及结构优化

针对斜柱塞泵锥形缸体较直柱塞泵柱形缸体结构及受力更为复杂的特性,考虑到现有的柱形缸体设计与校核方法不能较好适用于锥形缸体的实际情况,在柱形缸体设计校核理论的基础上,推导出适用于斜柱塞泵锥形缸体结构的泵的排量要求、缸体强度及刚度、缸孔与柱塞接触强度、最大相对速度、最大比功率校核公式.以锥形缸体体积最小作为优化目标函数,建立锥形缸体结构的优化模型.在同样的输出压力、输出排量及额定转速下,对锥形缸体进行优化后泵的体积比原来下降大约13%,泵的结构更为紧凑.

斜盘式轴向柱塞泵加速模型

针对斜盘式轴向柱塞泵多故障失效模式的特点,首先利用失效模式、影响和关键性分析(FMEA)方法识别柱塞泵中各组件单元的失效模式及影响,在此基础上通过分析影响失效率的应力因素,针对柱塞泵加速寿命试验(ALT)应力施加形式,建立了简化后的斜盘式轴向柱塞泵失效率模型,得到了斜盘式轴向柱塞泵的加速模型。

闭式斜盘轴向柱塞变量泵配流副空蚀现象分析

以具有正开口双侧减振槽结构配流盘的闭式斜盘轴向柱塞变量泵为研究对象,考虑介质可压缩性,采用均质多相传输方程、标准k-ε湍流模型和全空化模型,研究了柱塞泵配流副表面空化流场时空动态演化过程,并与缸体配流表面空蚀破坏实验结果进行了比对.结果表明,缸体间隔区处气蚀破坏位置、破坏面积与配流过渡过程配流副表面空化发生的位置、空化持续时间及空化剧烈程度等因素高度关联.配流盘正开口引起柱塞腔至吸油腔渐扩减振槽处高压差强剪切窜油空化流动是造成缸体配流面空蚀破坏的主要原因,缸体间隔区前缘和后缘表面的气蚀破坏分别与柱塞腔升压和卸压过渡过程相关.

斜盘式轴向柱塞泵变转速特性的对比研究

斜盘式轴向柱塞泵的低速工况性能是影响整个伺服电机驱动泵控系统效率的重要因素。通过数学模型分析选择最优化的仿真模型,研究并得出定量柱塞泵在变转速工况下的流量特性,结合数学模型和仿真模型,确定了定量柱塞泵在变转速工况下的性能,得到了不同转速下斜盘式轴向柱塞泵的压力波动和流量特性,为探索伺服电机驱动的斜盘式轴向柱塞泵控系统的性能提供了依据。

平衡式两排轴向柱塞泵斜盘力矩特性建模与分析

为确定平衡式两排轴向柱塞泵斜盘与柱塞组件间的匹配关系,理论分析了其斜盘斜面的受力状况,建立了平衡式两排轴向柱塞泵及其斜盘的仿真模型,得出了柱塞分布圆半径、柱塞直径、斜盘斜面倾角等对斜盘力矩的影响.结果表明:内排柱塞分布圆半径增大,斜盘合力矩减小,外排柱塞分布圆半径增大,斜盘合力矩增大,且外排柱塞分布圆半径对合力矩的影响远大于内排柱塞分布圆半径,减小内、外排柱塞分布圆半径差有利于减小合力矩;内排柱塞直径增大,合力矩减小,外排柱塞直径增大,合力矩增大,应尽量使内、外排柱塞直径尺寸接近.平衡式两排轴向柱塞泵斜盘合力轨迹呈类"三角形",转折点少,方向突变性低,合力变化平缓,使得斜盘受力良好,运行更平稳,振动更小.研究结果可为平衡式双排柱塞泵斜盘的优化设计提供理论指导.

轴向柱塞变量泵偏置斜盘力矩分析

为获取轴向柱塞变量泵偏置斜盘结构对斜盘力矩的影响规律,分别以具有对称结构零遮盖、非对称有减振槽结构配流盘的柱塞泵为例,推导了斜盘力矩公式,求取了斜盘力矩变化曲线及合力运动轨迹.结果发现偏置斜盘结构可有效解决斜盘力矩过零问题,可通过斜盘向上死点偏置或向下死点偏置,使斜盘力矩有助于斜盘偏角归零或向最大偏角复位;斜盘所受合力为非封闭曲线,随转角变化时合力作用点具有突跳现象,非对称有减震槽结构配流盘的柱塞泵斜盘合力作用点突变现象明显减弱,斜盘偏置偏心距越大,斜盘合力变化轨迹越远离斜盘中心;斜盘合力变化轨迹随斜盘倾角变化很小.

弹性变形对轴向柱塞泵滑靴副功率损失的影响

在高速重载工况下,滑靴受外力作用时会发生弹性变形,影响滑靴副的摩擦润滑性能,增加滑靴副的能量消耗,降低轴向柱塞泵的功率传递效率。为了减小滑靴副能量耗散和提高轴向柱塞泵能量调控性能,建立1种考虑滑靴弹性变形的功率损失模型。讨论柱塞腔压力、主轴转速以及结构参数等关键参数对滑靴副功率损失的影响。研究结果表明：当工作压力为21 MPa、主轴转速为1 500 r/min时,A4VTG90泵滑靴副的泄漏功率损失为1.93-2.30 W,黏性摩擦功率损失为221.8-234.2 W,主要集中在泵的排油区;滑靴副功率损失主要以黏性摩擦功率损失为主,泄漏功率损失比较小;阻尼孔长度直径比对滑靴副功率损失影响显著,选择合适的结构参数能改善滑靴的工作性能;滑靴的结构优选值范围如下：滑靴的半径比为1.2-1.6,阻尼孔的长度直径比为4-5。

斜盘式轴向柱塞泵最佳柱塞数确定方法

给出了斜盘式轴向柱塞泵结构及性能的主要影响因素,分析了柱塞数与各因素之间的关联性。运用综合因素评价法,对各因素进行综合性加权比较,得出了柱塞数选取最佳方案。运用该方法确定了K3V型双联轴向柱塞泵设计中的最佳柱塞数(最佳柱塞数为9)。

电液比例变量柱塞泵闭环系统压力特性仿真

通过对电液比例斜盘式轴向变量柱塞泵闭环系统压力控制的数学建模,利用MATLAB/Simulink进行动态仿真,直观的分析了系统的静态特性、动态特性,为电液比例斜盘式轴向变量柱塞泵结构的设计、参数的优化提供了一些可靠的理论依据。