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.

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。

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。

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。

轴向柱塞泵/马达技术的发展演变

详细介绍轴向柱塞泵/马达在发展过程中的技术演变,并对其发展走向进行分析。针对轴向柱塞泵/马达的主要问题,阐述了国内外的研究现状。介绍了在计算机技术和电子测量技术进步的基础上应运而生的轴向柱塞泵/马达的新技术、新方法。最后针对我国柱塞泵/马达的发展的情况,提出了一些要求,并进行了展望,指出只要紧跟国际潮流、不断在技术和方法上创新,我国的轴向柱塞泵/马达技术将迎头赶上,在我国现代化建设中继续扮演重要的角色。

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.

轴向柱塞液压马达机械液压耦合仿真分析

为了使轴向柱塞液压马达仿真模型接近于物理样机,采用机械、液压耦合模型并综合考虑柱塞和缸体、柱塞和斜盘等摩擦副的摩擦力和液体的粘性阻尼以及减小压力脉动的三角阻尼槽等因素,建立了轴向柱塞液压马达仿真模型。液压马达高压油推动柱塞位移、机械能推动柱塞排油,实现液压能和机械能相互转换,主要包括压力源(恒流源或恒压源)、负载(外部阻力矩,转动惯量)、柱塞缸体组件、柱塞往复和旋转运动转换组件、配流窗口等。仿真结果与有关文献中液压马达实验数据进行对比,马达转速、加速时间、最大输出流量的仿真值与实验值误差均小于5%,验证了仿真模型能够保证较好的计算精度。仿真结果表明,由于卸荷槽和腰型槽过渡区域有通流面积突变现象,容易产生局部压力脉冲现象,且转速越高压力波动越大,通过优化卸荷槽结构型式和参数可以减小脉动冲击;液压马达工作特性受负载的影响,负载的总转动惯量大时加速时间长而稳定转速波动区间窄,相应产生的脉动也趋于减小。

双侧驱动轴向柱塞马达扭矩脉动分析

为研究新型液压执行元件双侧驱动轴向柱塞马达的扭矩脉动,在考虑配流盘三角槽和闭死角影响的前提下,推导出双侧驱动轴向柱塞马达的瞬态扭矩公式.仿真分析扭矩特性,得出不同内外排柱塞数的奇偶性、交错角、平均扭矩对双侧驱动轴向柱塞马达扭矩特性的影响.结果表明:当内外排柱塞数均为奇数时,扭矩脉动优于内外排柱塞数均为偶数;存在交错角的扭矩脉动较小,内外排柱塞数均为奇数的最优交错角为其理想周期的1/4,内外排柱塞数均为偶数的最优交错角为其理想周期的1/2;内外排平均扭矩相等有利于降低扭矩脉动率;闭死角导致双侧驱动轴向柱塞马达产生扭矩突跳,且闭死角越大,扭矩突跳越明显,但交错角能显著降低扭矩的突跳值.

直驱泵控缸系统建模及自适应反推滑模控制

针对电机泵驱动的泵控缸伺服系统随工况变化而存在参数摄动和负载扰动的问题,提出一种改进自适应反推滑模控制策略。由于该泵控缸数学模型中控制量前具有在零点非连续不可导函数sgn(u),通过等效变换实现了对系统模型化简,有效解决了控制器设计过程中部分函数不可导的难题。采用积分滑模与反推法相结合的复合控制策略,有效地削弱参数慢时变和负载力扰动的不良影响,并通过选取合适的Lyapunov函数,保证了整个系统的渐近稳定性。仿真结果表明,该控制策略具有良好的动静态性能和强鲁棒性。

轴向柱塞式电液泵能量转化效率研究

电液泵是一种将电动机与液压泵共转子、共壳体进行高度融合的新型液压动力单元,与传统通过联轴器联结的电动机-泵组相比,具有结构紧凑、功率重量比大等优点。作为新型高集成液压源,电液泵的能量转化效率是业内关注的一个重要指标。介绍轴向柱塞式电液泵的结构与工作过程,分析轴向柱塞式电液泵的电磁、机械、容积各部分损耗,建立相应各部分效率与总效率的计算模型,在此基础上给出轴向柱塞式电液泵定子与转子间油隙损耗、各部分效率以及总效率随转速、压力、温度变化的曲线,分析电液泵的油隙损耗对电液泵效率的影响以及电液泵能量转化效率的特点。理论计算与试验结果的对比验证表明,计算模型是准确的。计算结果表明,研究的这种轴向柱塞式电液泵在油温50℃、转速4 500 r/min、压力28MPa时的油隙损耗为1.85%,低于电动机-泵组中电动机的风扇与机械损耗;其总效率为81.2%,高于电动机-泵组的总效率。

水液压轴向柱塞马达

针对水下作业对水液压执行元件的迫切需求,提出为水下旋转作业工具研发高性能的水液压轴向柱塞马达.根据水的理化特性及液压马达的工作原理,建立水液压轴向柱塞马达的物理模型,对其输出特性包括转矩、转速、脉动等进行仿真分析和试验验证.试验结果验证了模型准确性,得到进出口压差和输入流量对马达输出特性的影响,为水液压马达的研发与改进提供了依据.

基于平衡系数的滑靴优化模型

为了解决轴向柱塞泵或马达的滑靴在工作中磨损严重的问题,提出基于平衡系数的滑靴优化模型.通过在力平衡方程中引入平衡系数,研究滑靴的动压效应、挤压效应以及热楔效应对滑靴受力的影响.通过在流量连续性方程中引入流量修正系数,研究滑靴阻尼孔的层流初始段效应、进口收缩与扩大引起的局部阻力损失对滑靴泄漏量的影响.该模型可以给出滑靴平衡系数和流量修正系数的数学表达式.在实际优化过程中,通过程序计算得出滑靴的平衡系数,校核并优化滑靴的主要尺寸.通过实验验证滑靴优化模型的正确性,结果表明:该模型可以解决滑靴磨损严重的问题,马达的温升降低14℃,总效率提高4.6%.

海水轴向柱塞马达偏心配流盘的研究

基于国内外海水液压马达已有的配流结构,结合海水的特性,针对传统配流盘的不足,提出了一种新型偏心配流盘结构方案,并采用理论计算和CFD仿真分析相结合的方法,对偏心配流盘进行了深入研究。

轴向柱塞液压电机泵内部流场的分析

提出了一种新型的轴向柱塞液压电机泵,简要介绍了其结构和特点。运用计算流体动力学的方法对轴向柱塞液压电机泵内部流场进行数值计算与分析。主要分析了在转子转速不同情况以及转子转过不同角度时流道内的压力、速度等分布情况;研究结果表明,随着转子转速的增大,柱塞腔内的压力明显减小,但压力损失有所增加,因此在设计时该泵的转速不宜选取过高。通过对流场的对比分析能够判断流道设计的是否合理从而为流道结构的优化设计提供有效参考。

水压传动及柱塞泵(马达)的现状和发展

介绍了国内外水压传动技术及其水压轴向柱塞泵（马达）的设计制造和发展。

双侧驱动轴向柱塞马达负载启动特性分析

为研究双侧驱动轴向柱塞马达的启动特性,介绍了双侧驱动马达的工作原理,理论分析并推导了启动时驱动转矩和各种阻力矩的计算公式,建立了双侧驱动轴向柱塞马达的液压仿真模型,分析了空载、定负载、延迟启动等工况下的启动特性.结果表明:空载启动时,双侧驱动轴向柱塞马达比普通轴向柱塞马达启动转矩波动小,达到平稳运行的时间更短,启动平稳性更优;定负载启动时,负载值越大,转矩波动越大,平稳运行时转矩脉动越明显,双侧驱动轴向柱塞马达的启动转矩峰值远低于普通轴向柱塞马达,转矩脉动量更小;延迟启动时,双侧驱动轴向柱塞马达对于负载变化的响应速度更快,其转矩波动情况与定负载启动时基本一致.

轴向柱塞马达柱塞副泄漏流量的计算与分析

以某型号的轴向柱塞马达为研究对象,分析了其柱塞副的泄漏流量以及柱塞和缸孔的单边配合间隙对泄漏流量的影响,最后还探讨了影响配合间隙的主要因素,为柱塞副的设计提供了参考。

变转速轴向柱塞泵恒流量控制的建模与仿真

以变输入转速下泵控马达恒速系统为对象,分析轴向柱塞泵变量控制机构的控制机制和斜盘变量机构力矩特性,建立了变输入转速情况下泵的流量控制模型,针对泵转速扰动提出了扰动乘积补偿和PI控制综合抑制方法。并在仿真软件EASY5上建立了泵控马达系统和变量泵排量控制仿真模型,对变量泵变量时间和转速扰动抑制进行了系列仿真。结果表明,在剧烈输入转速扰动和负载压力扰动下泵输出流量依然能保持恒定。

轴向柱塞马达平面配流副油膜润滑特性建模及分析

柱塞马达配流副摩擦润滑特性对其工作性能和稳定性具有重要影响。本研究考虑带表面纹理的辅助支撑带的油膜压力分布与力矩作用,建立了配流副油膜动力学模型,分析在不同工作压力、工作转速和斜盘倾角下配流副流量泄漏以及摩擦损耗的变化规律。结果表明:柱塞马达配流副泄漏流量随转速增加呈近线性增长,且增长速率随压力升高而下降;而油膜粘性摩擦转矩随转速、压力增加而增大,且随转速增加呈近线性增长;泄漏流量和中心膜厚随斜盘倾角增大均呈现下降趋势,而摩擦转矩随倾角增大而增大。