基于多目标遗传算法的斜盘式轴向柱塞泵低脉动结构优化设计

由于轴向柱塞泵的非对称结构特性,其输出压力和输出流量存在脉动特性,对液压系统的输出稳定性和可靠性造成影响,因此提出了一种基于多目标遗传算法的斜盘式轴向柱塞泵低脉动结构优化设计方法。首先,通过CFD(computational fluid dynamics,计算流体动力学)仿真分析方法,对轴向柱塞泵上/下死点位的压力-流量脉动的产生机理进行了分析;其次,对阻尼槽结构参数对轴向柱塞泵输出压力-流量脉动的影响规律进行了分析,构建了阻尼槽结构的多目标优化模型;最后,求解了低脉动阻尼槽结构。优化后的结构参数:阻尼槽半径为2.21 mm,阻尼槽长度为10.32 mm,阻尼槽错配角为16.54°。优化后压力脉动率为0.59%,相比于优化前的0.75%降低了0.16%,脉动幅值为0.25 MPa;优化后流量脉动率为12.02%,相比于优化前的5.61%降低了43.59%。研究结果为轴向柱塞泵低脉动结构的优化设计提供了有效的理论支持和实践指导。

基于PumpLinx纯水轴向柱塞泵配流盘卸荷槽结构的仿真分析

以纯水轴向柱塞泵为研究对象,在同时考虑配流盘间隙和柱塞间隙的基础上,利用流体仿真分析软件Pump Linx,采用动网格技术并建立空化模型,研究配流盘减振结构对流量特性和压力脉动的影响。通过仿真分析U型槽、三角槽、孔槽结合和无阻尼槽四种不同的减振方案在配流过程中的压力脉动和流量脉动,进而比较得出最佳的高压卸荷槽结构。仿真结果表明,采用U型槽结构的配流盘在预升压过程中优于其他三种结构,且其出口的流量更加平稳,脉动率更小。

基于3D空间点云模型的轴向柱塞泵配流盘过流面积计算方法

在轴向柱塞泵的工作过程中,通过配流盘进行高低压的循环切换,而配流盘的过流面积是影响柱塞泵内部压力平稳过渡的重要参数。为了完成对配流结构过流面积的求解计算,提出了一种基于多维流场点云的过流面积计算方法。首先,对配流盘流场的点云化过程进行了理论分析,得到了点云化处理的实施方法;然后,对配流盘三维流域模型进行了系列修正,提出了缓冲槽连通阶段模型的修正方法,提高了过流面积计算的准确性;最后,对不同配流阶段的过流面积进行了计算,并与理论测量所得结果以及采用计算流体力学(CFD)数值模拟方法所得的结果,分别进行了对比。计算结果表明:基于多维流场点云的过流面积识别算法求得的过流面积峰值大小为174.5 mm 2,而理论测量值的大小为177.5 mm 2;二者的相对误差率大约为1.7%;而与基于CFD方法所得结果的整体相对误差率,大约在5%以内。研究结果表明:采用该方法,能够直接且较精准地完成对配流盘过流面积的求解与计算,有效地简化了过流面积变换趋势的求解过程。

多弧槽球面配流副润滑特性分析与多目标优化

为改善锥形缸体球面配流副油膜润滑特性,提出一种多弧槽球面配流副结构,并采用遗传算法对多弧槽球面配流结构进行多目标优化。首先,对多弧槽球面配流副进行理论建模,采用有限容积法对油膜压力控制方程进行离散化,利用环形三对角矩阵算法(CTDMA)求解球面配流副压力分布;然后,对多弧槽球面配流副承载特性进行仿真,分析球面配流副不同弧槽结构下的油膜厚度分布及压力分布规律;最后,以缸体倾角、泄漏量和摩擦转矩为优化目标,利用多目标遗传算法优化多弧槽球面配流副的结构参数。结果表明:多弧槽结构可提升球面配流副油膜承载能力,弧槽结构最小膜厚下降3.1%~4.0%,弧槽结构最大压力显著提高,最大增幅为16.3%;同时可有效降低泄漏量、摩擦转矩,优化后综合目标性能提升10.5%,缸体倾角、泄漏量和摩擦转矩分别下降5.1%、8.1%和5.9%,有效提升了球面配流副润滑性能。

基于往复阀减振的轴向柱塞泵压力特性分析

采用传统三角槽配流盘的轴向柱塞泵在过渡区不能完全消除由于换向产生的压力脉动,同时由于节流的影响,会产生明显的流量倒灌现象。在不对缸体或配流盘进行颠覆性设计的情况下,提出一种压力控制往复阀结构串联于各柱塞腔之间,从而缓冲过渡区的压力脉动,减小过渡区产生的振动,并取消配流盘的三角槽结构,从而减少流量倒灌。给定往复阀的直径等参数,通过仿真分析发现,该结构在过渡区产生的压力脉动仅为2.5%,相对于三角槽配流盘可以有效的降低轴向柱塞泵在高低压过渡区过程中的压力脉动。

基于多目标遗传算法的柱塞泵阻尼槽多参数优化

斜盘式柱塞泵通过配流盘进行进出口的高低压油液切换,其过渡区域的阻尼槽结构优化设计对于提升泵出口的压力-流量特性至关重要。为了有效地提高阻尼槽结构优化设计的效率,提出了一种基于多目标遗传算法的圆柱形阻尼槽多参数优化方法。首先,对配流盘阻尼槽的构型与柱塞泵的输出压力流量特性的关系进行了理论分析;采用计算流体力学(CFD)方法,对配流盘阻尼槽原始结构的流场压力-流量特性进行了计算,对其出口流量脉动特性与阻尼槽结构的关系进行了分析;然后,对不同阻尼槽结构的流场特性进行了计算,分析了阻尼槽半径、阻尼槽长度以及阻尼槽偏转角对输出压力-流量特性的影响规律;最后,采用了多目标遗传算法,以降低出口流量脉动和压力冲击为优化目标,求解得到了圆柱形阻尼槽的最优结构,并将其与原始结构的仿真结果进行了对比,以验证优化效果。仿真结果表明:最优结构参数为阻尼槽半径2.21 mm、阻尼槽长度10.32 mm、阻尼槽偏转角16.54°,相较于原始结构的仿真结果,压力脉动率降低了0.16%,流量脉动率降低了43.59%,优化效果显著。研究结果表明:通过对仿真结果的分析,阀芯阻尼槽的结构参数对柱塞泵的压力-流量特性影响显著,通过遗传算法对流场模型的计算结果进行优化分析,有效地减少了通过枚举法进行参数优化的建模环节,极大地提升了阻尼槽结构的优化效率。

浮杯泵端面开槽配流副润滑特性仿真分析

配流副作为浮杯泵重要的摩擦副,良好的润滑状态对于提升柱塞泵的使用寿命和容积效率起到关键作用。在滚筒板上引入连通式阶梯槽结构,通过动静压混合润滑的支承形式改善浮杯泵配流副的润滑特性,分析配流副油膜的压力分布及动静压润滑形成原因,对比分析连通槽型、浅腔深度比和阶梯槽包角等结构参数对润滑特性的影响,发现连通式阶梯槽对配流副润滑特性起积极作用,为浮杯泵配流副结构优化提供了一定的理论支持。

柱塞泵配流结构与流动特性的动态响应关系

以典型的斜盘式轴向柱塞泵为对象,为了降低柱塞泵工作过程中的压力冲击与倒灌回流,利用计算流体动力学方法,对柱塞泵吸排油过程进行动态模拟,可视化地解析了配流盘三角槽结构对冲击与回流特性的影响.针对配流盘局部结构建立参数化模型,借助于计算流体动力学的解析、试验设计、近似模型技术,对柱塞泵动态解析过程进行一体化集成;以2阶响应面函数的形式,表达动态过程中柱塞腔内压力、回流峰值与配流盘三角槽跨度、深度的响应面模型;最后,对三角槽结构参数进行优化设计,为斜盘式轴向柱塞泵降噪型配流盘的设计,提供再设计的理论依据.

柱塞泵球面配流盘阻尼槽对流量脉动性的影响

对斜盘式轴向柱塞泵中球面配流盘上的三种典型阻尼槽过流面积进行数值解析,提出一种过流面积解析方法,并将计算结果与流场仿真所得的等效过流面积进行对比,再利用已获得的过流面积得出柱塞泵的流量脉动曲线。结果表明:该球面配流盘阻尼槽过流面积计算方法物理意义明确,计算精度高;不同的阻尼槽过流面积对柱塞泵出口的流量脉动率有很大影响。

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.

基于虚拟样机的配流盘结构对柱塞泵压力的影响研究

以典型斜盘式轴向柱塞泵为载体,分析了其工作原理,利用AMESim搭建其虚拟样机软件的液压模型,并对其进行参数设置。利用所建模型,分别对泵在配流盘开设三角槽、偏转安装以及三角槽与偏转安装相结合三种情况进行仿真。通过对比柱塞腔油压及输出压力曲线,得出以下结论:在配流盘上开设三角槽和配流盘偏转安装对泵的柱塞腔油压及泵的输出压力冲击均有很好的减弱作用;同时采用开设三角槽与偏转安装这两种方式时,压力冲击减弱更加明显。该仿真结果可为轴向柱塞泵的减振减噪提供有益的参考。

发动机气门盘部凹槽结构对其变形影响研究

基于气门盘部结构特征识别图,采用有限元方法,分析了气门盘部凹槽结构设计参数对其盘部凹槽位置和过渡圆弧部分变形的影响。结果表明,气门盘部凹槽结构参数对其盘部变形影响较大,随着凹槽半径R、弧高H、弦长L的增大,气门盘部中心的变形增大,而凹槽边缘的变形比平底结构相同位置的变形要小;过渡圆弧位置的变形随着凹槽尺寸的增大而增大。研究结果可为气门结构优化设计提供理论依据。

轴向柱塞泵配流盘阻尼槽的模拟分析

柱塞泵的配流副是影响液压泵性能的一个重要运动副,特别是配流盘的结构,严重影响泵的脉动特性、空化与气蚀、噪声等方面。所以,基于AMESim软件,建立了轴向柱塞泵模型,并对配流盘进行设计优化与模拟分析,分析比较配流盘的阻尼槽槽口形状对柱塞泵性能,特别是对流量倒灌现象的影响。

配流盘三角形节流槽抗空化结构改进研究

轴向柱塞泵配流盘三角形节流槽主要是减小柱塞腔及泵出口压力的波动。由于节流槽过流面积小,且槽两端压差大,流体高速流过节流槽的同时压力急剧减小,从而产生空化。为减小配流盘三角形节流槽的空化,提出对配流盘三角形节流槽抗空化的结构改进方案:预卸压阶段,在不改变节流槽通流面积的条件下,减小三角形节流槽倾角可提高其空化抑制性;预升压阶段,在保证三角形节流槽进口过流面积不变时,增大出口的过流面积可有效抑制三角形节流槽的空化。通过仿真分析发现三角形节流槽结构改进后轴向柱塞泵的抗空化性能提高,泵空化程度降低。

带有三角形节流槽的支架换向阀工作性能分析

现有支架换向阀仅可完成支架供液“通”与“断”的开关型控制功能,为解决由此诱发的支架液压系统内压力冲击剧烈问题,提出在主阀芯布置三角形非全周开口节流槽的换向阀改进设计方案。推导出三角形阀口节流面积计算公式,基于AMESim软件搭建了阀芯带有三角形节流槽的液压换向阀模型,进行了原始换向阀与改进换向阀工作性能的对比研究。仿真结果表明:主阀芯增设三角形节流槽后实现了换向阀阀口过流面积的变梯度分段增大,即在阀芯开度小于8 mm时,阀口通流面积平均梯度为5.5 mm^2/mm,在阀芯开度大于8 mm时,这一梯度数值增大至92 mm^2/mm;阀口通流流量与阀口工作压力同样可实现分段变梯度增大,由此可实现后续液压执行机构的平稳启动,并有效缓解液压系统内的压力冲击。该方法可为液压支架大流量换向阀比例化改进设计提供参考。

一种改善轴向柱塞泵容积效率的配流盘设计

针对某型号轴向柱塞泵在重载小流量工况下容积效率低的问题,运用AMESim软件搭建轴向柱塞泵配流副原理模型,对配流盘的结构进行优化设计并对优化前后的容积效率进行对比分析,最后,通过试验验证了相关设计参数的正确性,结果表明:优化后的配流盘结构能明显地改善重载小流量工况下轴向柱塞泵的容积效率。

轴向柱塞马达配流盘卸荷槽对噪声的影响

轴向柱塞马达运转过程中的噪声问题是马达研发中的关键技术难题之一。针对21t挖掘机用回转马达使用过程中遇到的噪声问题,进行了分析研究,锁定了问题点为配流盘三角卸荷槽,给出了解决方案并加以试验验证。

双排叶片泵配流盘三角槽结构的仿真分析

配流盘作为液压泵重要的零件之一,对于液压泵流量与压力脉动有着重要影响。针对所设计的复合双作用叶片泵的配流盘三角槽结构对泵流量与压力特性的影响进行研究。基于双排叶片泵的三维模型,利用PumpLinx软件提取其流体域,针对配流盘三角槽的深度夹角和宽度夹角进行了分析研究,并对其结构进行了优化。仿真结果表明:对配流盘三角槽进行结构优化后,叶片泵内部的流量脉动和压力脉动都有明显的降低。

柱塞泵球面配流盘圆弧形卸荷槽加工分析

该文针对配流盘卸荷槽,尤其是圆弧形卸荷槽加工,提出利用车铣复合的新功能代码G68.1,建立三维空间平面,再利用功能代码G02实现空间平面内的圆弧插补加工,最后通过使用专用V形刀具就可以加工任意弧型卸荷槽,满足设计要求。

全焊接球阀支撑板强度与变形分析及结构优化

研究了焊接收缩变形误差对固定球体的支撑板强度与变形的影响,给出了支撑板设计的优化方案,改善了产品的可靠性和安全性,为支撑板的设计提供了参考。