锥形缸体轴向变量柱塞泵建模及动态特性仿真

柱塞泵是液压系统的重要部件之一,具有结构紧凑、工作压力高、效率高等特点,在工业领域有广泛应用.但是,由于我国液压技术的发展起步较晚,当前高端柱塞泵严重依赖进口,因而对柱塞泵进行研究、推动其自主生产具有重要价值.本文对柱塞泵进行了AMEsim仿真研究,试图为自主设计制造柱塞泵时关键参数的设置与结构优化提供一些指导.根据PD11V高压变量柱塞泵的结构特点和工作原理,本文分析计算了其锥形缸体结构柱塞泵柱塞的空间运动方程,对其中的关键零部件配流盘进行了过流面积计算,利用AMEsim仿真软件建立了九柱塞锥形缸体柱塞泵的仿真模型,然后仿真研究了不同斜盘倾角及电机转速对柱塞泵出口流量压力特性的影响.结果表明,适当减小斜盘倾角并选择合适的电机转速可以减小泵运行过程中的噪声.最后,本文根据变量机构伺服控制回路原理进行了AMEsim建模与仿真,将电气正流量恒功率压力切断控制模型各部分的仿真结果与实测参数进行了对比,结果表明输出控制特性曲线符合变量机构的设计和功能要求,验证了仿真模型的准确性.

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RBF网络自适应滑模的非对称泵抗扰控制

针对非对称泵样机变排量试验中柱塞对斜盘冲击引起明显的斜盘角度波动现象,以及理论推导的控制系统模型存在误差问题,提出采用鲁棒性较强的RBF网络自适应滑模算法进行变排量抗干扰控制。非对称泵配流盘具有3个不同的串联配流窗口,柱塞经过配流窗口产生不对称的冲击力作用于斜盘,其可视作干扰信号。通过Simulation X和Simulink联合仿真,对比在40 Hz下的变量阻力矩作用下常规PID控制、普通滑模控制和RBF网络自适应鲁棒滑模控制的斜盘摆角响应特性。仿真结果表明:采用RBF网络自适应鲁棒滑模控制,其柱塞腔压力峰值和斜盘摆角的脉动相对于PID控制分别降低了5%和39%,相较于普通滑模控制分别降低了2.51%和4%,其流量的波动与斜盘摆角一致。抗干扰控制算法提高了系统的动态响应特性,削弱了系统的抖动。

闸变量式轴向柱塞泵的流量特性

为研究闸变量式轴向柱塞泵的流量特性,建立闸变量式轴向柱塞泵机构模型,对其变量原理进行论述,并推导相关公式,在考虑泵柱塞数为奇数和偶数情况下,将闸变量式轴向柱塞泵的流量特性与斜盘式轴向柱塞泵的流量特性进行对比仿真分析。结果表明:采用闸变量式轴向柱塞泵,无论泵柱塞数为奇数还是偶数,泵的周期瞬态流量曲线形状发生变化,但瞬态流量周期没有发生改变;斜盘式轴向柱塞泵的流量脉动不随斜盘斜角的变化而变化,闸变量式轴向柱塞泵的流量脉动随配流盘转角增大而增大,且增大趋势逐渐增加。因此,采用闸变量式轴向柱塞泵时要考虑在满足泵实际排量变化范围要求下尽量控制配流盘最大转角范围,并且对闸变量式轴向柱塞泵采取必要的稳流措施非常重要。

阀芯配合间隙对液压泵变量特性影响研究

以大排量液控式轴向柱塞泵变量为研究对象,分析了柱塞泵变量机构工作原理和阀芯配合间隙对变量机构的关系,采用AMESIM模型分析了机液伺服阀配合间隙对变量机构动态特性的影响,试验测试了不同机液伺服阀配合间隙时,液压泵变量机构响应时间,并优化了机液伺服阀双侧配合间隙值。该研究对大流量液压元件配合间隙的设计具有显著的指导意义,指导间隙的给定平衡了产品性能和零件加工的成本重要性。

某型液压柱塞泵壳体回油特性试验研究

针对高回油压力条件下航空液压柱塞泵壳体回油特性不明的问题,以某型航空液压柱塞泵为研究对象,对其壳体回油特性进行了仿真分析和试验研究。首先,在求解配流副润滑模型的基础上,考虑缸体倾覆、油液温度、回油压力等因素的影响,分别建立了配流副、柱塞副和滑靴副的泄漏模型;然后,对各摩擦副的泄漏模型进行了数值求解,分析了不同因素下各摩擦副的泄漏变化规律;最后,基于各摩擦副的泄漏量,计算了泵壳体回油压力-流量特性,并测试了不同回油压力下泵的壳体回油流量,对计算结果的有效性进行了验证。研究结果表明:在缸体倾斜角度较大和壳体回油压力较高时,配流副和滑靴副对壳体回油流量的贡献为负值,而柱塞副对壳体回油流量的贡献始终为正值;泵的壳体回油流量随着回油压力的升高而减小,当壳体回油压力为1.37 MPa时,壳体回油流量下降至0。

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.

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。

轴向柱塞泵配流副润滑特性试验系统的建立及仿真研究

论述了轴向柱塞泵配流副润滑特性试验系统的组成和工作原理.该润滑特性试验系统用来测量压力、温度、转速和结构对配流副润滑膜厚度、承载力和泄漏流量等润滑特性参数的影响规律.润滑特性试验装置使用高精度电涡流位移传感器测量配流副间隙,以保证对润滑膜厚度的测量误差小于1μm.采用PID控制算法对微米级的润滑膜厚度进行反馈控制.利用MATLAB语言的SIMULINK软件包对精密位置反馈控制系统进行了动态仿真,得出参数V0/βe和Kce值的选取对该精密位置反馈控制系统的设计是非常重要的.

基于AMESim的电动伺服变量柱塞泵建模与仿真

阐述了一种新型电动伺服变量泵的结构组成和工作原理,基于AMESim软件建立泵体各部件及整体仿真模型,对其流量特性、流量-压力特性和变量调节特性进行了仿真分析。结果表明:所设计的电动伺服变量柱塞泵性能良好,能够满足使用要求;采用AMESim软件搭建的系统仿真模型可信度较高,可以很好地反映系统的实际运行情况,能够通过仿真指导系统的优化设计和控制算法实现。

工作参数对变量柱塞泵流量脉动的影响

为揭示出口压力、斜盘倾角和转速等工作参数改变时变量柱塞泵流量脉动的变化特点,以某恒功率变量柱塞泵为具体对象,建立了变量机构的机液联合仿真模型,界定出柱塞泵工作参数范围.采用空间球面法计算配流盘的过流面积,并考虑油液压缩性及运动副配合间隙的泄漏,在此基础上应用AMESim软件对柱塞泵泵体部分进行了建模.结果表明:工作压力增大时,柱塞泵出口流量脉动幅值及脉动率均增大,流量倒灌量增大;斜盘倾角增大时,流量脉动幅值增大,脉动率先减小后基本不变,流量倒灌量增大但增幅微小;随着转速的增大,流量脉动幅值增大,脉动率减小且低转速下变化梯度较大,流量倒灌量逐渐减小.

旋转配流盘型变量柱塞泵研究

建立旋转配流盘型变量柱塞泵排量的数学模型,对其工作原理进行了论述;剖析了其结构上存在的缺陷,提出一种拓宽变量调节范围的新方法;对旋转配流盘型变量泵的瞬时流量特性进行仿真研究,并与倾角调整型变量泵的瞬时流量进行了对比分析,指出采用旋转配流盘型变量泵需进一步克服的缺陷。

位移-力反馈型变量机构理论建模与试验研究

位移-力反馈型变量机构是典型的阀控缸位置闭环控制系统。通过分析变量机构的系统构成和工作原理,基于线性化理论建立了控制系统的数学模型,并利用液压测试试验台对数学模型的正确性进行了验证。在此基础上,研究了控制系统的比例特性和影响因素。研究结果表明:先导阀中心复位弹簧是影响控制系统比例特性的重要因素,控制系统比例系数随着弹簧刚度系数的增加而减小,而增大弹簧的预压紧力会加大控制系统的闭死区间。

斜盘式及涡旋式压缩机对电动汽车热泵空调系统制热性能的影响

设计了用于电动汽车的热泵空调试验平台,利用步入式低温环境试验舱,研究了不同环境温度下涡旋式压缩机和斜盘式变排量压缩机对热泵空调系统性能和车室内平均温度的影响.试验结果表明:采用涡旋式压缩机的热泵空调系统,车室内平均温度随时间以近似开口向上的抛物线规律增加;而采用斜盘式变排量压缩机的系统,车室内平均温度随时间以开口向右的抛物线规律增加.高压管路内工质的温度和压力变化趋势与车室内平均温度变化趋势类似.在一定的环境温度下,随着压缩机转速的增加,车室内达到舒适温度的时间变短.

恒压控制的轴向柱塞变量泵的建模与仿真

研究了恒压控制轴向柱塞变量泵的动态响应特性。利用AMESet自定义了两个关键的轴向柱塞变量泵组件,参照Rexroth变量泵样本的测试条件建立了负载模型,并在AMESim中建立了恒压控制的轴向柱塞变量泵动态特性测试模型,获得了变量泵在阶跃负载作用下的动态特性仿真曲线。通过对比阶跃负载条件下的仿真曲线和样本曲线验证了模型的准确性。仿真分析结果表明,变量泵的输油脉动主要受压力控制阀的阀芯直径和行程缸活塞直径的影响,适当提高行程缸预紧力可以提高变量泵的响应时间。

变压力柱塞泵配流盘的压力敏感减振机理

配流盘减振结构是从根源上降低液压系统压力脉动的最有效途径.为使柱塞泵在大范围变化的工作压力点上均具有自适应性,提出一种新型的压力敏感减振结构,采用孔槽组合、在通油孔和排油腔之间串联一个单向节流阀,节流阀开度随着柱塞泵工作压力的提高而增加,以获得所需的预升(降)压特性.优化设计出一种新型的压力敏感减振配流盘,并建立其数学模型.仿真结果表明:该减振结构减振效果明显,对工作压力变化具有良好的自适应性,其压力脉动值相比传统三角槽配流盘可多降低高达27.7%.

开闭环型电液比例轴向变量柱塞泵的特性研究

从结构、控制原理和数学模型等3个方面对开环和闭环电液比例变量柱塞泵进行分析,比较二者的主要性能特点。对两种控制方式的变量柱塞泵进行了压力和流量的动静态特性实验,结果表明:闭环控制型电液比例变量柱塞泵比开环型控制特性更好、精度更高,更适合于高精度的系统。

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。

混凝土泵开式液压系统换向冲击控制方法研究

在开式混凝土泵送系统优化设计的研究中,根据开式混凝土泵送系统的工作原理,对其在换向过程中液压冲击现象产生机理进行了理论分析,得出换向液压冲击压力值与主油泵排量呈线性关系。由此提出了变排量控制方法来减小系统换向液压冲击。在保证泵送活塞不撞缸以及活塞行程控制精度的前提下,对泵送系统的换向时机以及变排量时间参数进行了优化。选取某型号混凝土泵,对其泵送系统进行AMESim建模仿真以及实验,结果表明,采用主油泵变排量控制方法能够有效减小泵送系统的换向冲击。

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。