乳化泵柱塞运动及阀滞后角对流量脉动的影响

通过对往复式乳化泵建立其瞬时流量的数学模型,并对其性能参数进行分析,得出曲轴在不同转角下的瞬时流量的脉动规律,并分析阀滞后角及柱塞运动对泵体的瞬时流量脉动产生的影响。同时,分析往复式乳化泵运动特性产生的液压冲击对系统的影响,为往复式乳化泵的设计提供一定的理论依据。     

对置式机动往复泵流量脉动及影响因素

为降低对置式机动往复泵流量脉动率,根据对置式机动往复泵的结构特点和工作原理,建立瞬时流量数学模型和仿真模型,探究不同结构参数对流量脉动的影响。研究表明:该类泵流量脉动周期受柱塞对数m影响,柱塞对数m为奇数时流量脉动较低,m越大脉动越小;曲柄错角在180°和360°均布时,流量脉动最小;连杆比对流量脉动没有影响。该研究为该类泵的优化设计提供了理论基础。     

新型恒流量轴向柱塞泵的理论分析及数值仿真

轴向柱塞液压泵的流量脉动、振动和噪声一直是液压泵领域研究的热点问题。提出用正圆柱螺旋面替代斜面的方法,分别用左旋面和右旋面对应吸油窗口和压油窗口,在此基础上设计反向错位双联泵的结构,即两个泵的螺旋面相背或相对,封油区相差一定相位,目的是设计出一种恒流量输出的轴向柱塞泵。通过MATLAB数值仿真确定关键参数,得出采用8根柱塞为基础的轴向柱塞液压泵进行反向错位双联,错位角为22.5°,此新型恒流量轴向柱塞泵在工作时瞬时流量值不变,输出流量恒定且输出流量值显著提高。     

多柱塞阀配流往复式容积泵流量调节策略研究

为实现多柱塞阀配流往复式容积泵的流量调节,提出一种基于进液阀在排液行程内延迟关闭原理的流量调节策略。在未考虑柱塞副泄漏效应及配流阀启闭滞后效应前提下,首先借助柱塞运动规律得到了单柱塞腔无量纲化流量方程,并以此为基础建立了单柱塞腔无量纲化瞬时排出流量与排液阀滞后开启时长间的函数关系;之后,借助多柱塞泵的各个柱塞具有相同曲轴安装角度差的结构特点,得出了三柱塞泵整泵无量纲化流量与各自排液阀滞后开启时长间的函数关系;最后,基于功率平衡原理建立了流量调节策略。该策略的核心内容是以负载压力和电机功率计算得出负载所需流量,然后再解算出排液阀所需滞后开启时长及所对应的曲轴转角。以BRW125/31.5C型三柱塞乳化液泵为原型,基于AMESim软件创建了流量调节仿真模型,仿真结果表明：随着负载压力升高,负载液压缸输入流量逐渐降低;在达到压力调节阈值后,乳化液泵需0.25 s 完成流量调节过程。可为乳化液泵的负载敏感化改进设计及面向液压支架动作过程的稳压供液技术研究提供有益借鉴。     

基于非圆齿轮驱动的恒流量高阶椭圆凸轮泵设计

凸轮泵是一种结构紧凑、无磨损且适用范围广的高性能容积泵。针对新式椭圆凸轮泵流量脉动大的性能缺陷,提出了基于非圆齿轮变速驱动的脉动平抑方法。在阐明高阶椭圆凸轮泵工作原理的基础上,建立了泵的瞬时流量公式,并分析了转子偏心率、阶数及长半轴长度对瞬时流量的影响;针对大脉动流量的成因,提出了基于非圆齿轮的平抑方案,根据瞬时流量公式反求出平抑用非圆齿轮的传动比,通过留数定理证明了非圆齿轮的封闭性,为该非圆齿轮的设计奠定理论基础。分析结果表明:非圆齿轮变速驱动的高阶椭圆凸轮泵可以实现恒流量输出,平抑齿轮和同步齿轮间的相位角误差是制约流量是否恒定的关键参数。     

双排式轴向柱塞泵流量脉动特性研究

为了研究双排式轴向柱塞泵的流量脉动特性,对双排式轴向柱塞泵柱塞的排列方式进行了分类,列写流量方程并计算不同错位角下柱塞泵的流量不均匀系数,分析柱塞排列方式和错位角的变化对双排式轴向柱塞泵流量脉动特性的影响。研究发现内外排柱塞数相同且同为奇数时,改变错位角得到的最小流量不均匀系数小于同等柱塞数的单排式轴向柱塞泵的流量不均匀系数,双排式轴向柱塞泵的流量脉动特性得到显著改善。同时还发现内外排柱塞数均为5,且错位角为π/10的双排式轴向柱塞泵具有较小的流量脉动,是一种比较理想的选择。     

基于AMESim的交流正弦液压泵动态特性仿真分析

交流正弦液压泵(简称正弦泵)是重型锻造油压机正弦驱动系统的核心部件。依据正弦泵的结构及工作原理,对柱塞孔与腰形槽构成的节流口面积公式进行了推导。在此基础上,以AMESim软件为工作平台,建立了正弦泵的关键部件及整机模型,并通过仿真计算的方法分别对不同驱动频率、不同活塞个数的正弦泵流量特性以及多泵组合供油时的总输出流量进行了分析。结果表明,活塞个数只影响泵输出流量的大小,而对输出流量脉动的作用并不明显;对于输入的低频控制信号,正弦泵有较快的响应速度且有很高的流量输出精度;多泵组合输出时,输出流量曲线在任意点处仍具有平滑过渡的特性。     

轴向柱塞泵柱塞泄漏特性研究

以柱塞配流海水泵为研究对象,分析了柱塞的运动特性,得出了泵的瞬时理论流量方程。在此基础上,建立了柱塞泄漏的数学模型并通过MATLAB软件进行了仿真分析。仿真结果表明,在柱塞泄漏影响下,柱塞泵的实际流量下降,流量脉动明显增大。泄漏脉动幅值随泄漏量的增大而增大,泄漏脉动频率与泵的转轴频率呈一定的倍数关系。     

新型油气混输泵出口球阀滞后角的计算与分析

依据工程热力学与几何学相关知识,推导并建立了阀球密度、气液比与新型油气混输泵出口球阀滞后角之间的数学方程式,并对方程式进行了讨论。通过理论计算得到了不同工况时出口球阀的滞后角及不同阀球材质球阀的开启滞后角。由计算结果可得,气液比对滞后角影响较大,且两者为正比例关系,比例系数由泵的泵进出口压力、转子尺寸、阀球密度、气体介质的比热比、球阀尺寸确定。由计算得到了阀球密度对滞后角的影响规律,滞后角随阀球密度的增加而增加,但阀球密度对滞后角的影响较小。研究球阀滞后角的变化规律对改善球阀特性具有重要意义,滞后角方程式为该泵球阀的实验研究提供理论参考。     

阀配流式新型水压变量泵的动态性能仿真研究

针对目前水压变量柱塞泵产品不成熟且成本高等缺点,突破传统斜盘式水压泵的设计理念,设计了一种新型水压柱塞变量泵。该泵由油压元件、简单的水压元件和机械机构集成,能实现变量泵高压大流量的应用要求。针对水压泵换向冲击的问题,选用了比例方向流量阀,通过AMESim建立水压变量泵的仿真模型,结果显示改变比例阀的换向速度,能有效的降低换向冲击,减小流量输出的波动。并且对水压泵的配流特性进行仿真分析,结果显示,余隙容积越大,配流阀滞后越严重;适当减小配流阀阀芯的质量,提高弹簧刚度或预紧力,有利于提高配流特性。     

单柱塞泵流量压力输出特性研究

现有的柱塞泵一般采用1个缸体同时集成多个柱塞,多个柱塞通过缸体耦合在一起,不能独立控制,多个柱塞只能按某特定规律运动,共同完成吸油和排油。在工作中,存在高效区域无法随负载动态调整和单液压泵不能同时输出多级压力匹配不同负载需求的缺点,为此提出一种矩阵式多单柱塞泵重组液压驱动系统。针对所提出新型液压驱动系统的前期探索研究,分析单柱塞泵流量压力输出特性,在详细阐述单柱塞泵结构特点的基础上,研究了单柱塞泵的工作原理。通过AMESim建立单柱塞泵的流量压力仿真模型,分析单柱塞泵的机电液的耦合特性和流量压力输出特性,讨论蓄能器和单柱塞泵的液压耦合特性,最后通过实验研究对单柱塞泵的特性进行验证。     

双斜盘阀配流轴向柱塞式液压电机泵配流特性和变量原理的研究

提出一种有别于常规阀配流泵的"斜盘转动而缸体不动"而采用缸体和配流阀一起旋转的双斜盘阀配流轴向柱塞式液压电机泵。建立该泵配流机构的数学模型,研究各种结构参数和工作参数对配流特性的影响,尤其是配流阀芯所受离心力对配流特性的影响。以仿真模型和得出的单个柱塞腔的压力响应曲线和输出流量曲线为基础,研究该类型泵流量脉动和侧向力脉动的特点,得出随着泵的工作转速增加,流量脉动和侧向力脉动都增大,当柱塞数量足够多时,柱塞数量的奇偶性在影响流量脉动上没有明显的区别,偶数个柱塞比奇数个柱塞产生的侧向力脉动要大。提出一种新型的阀配流轴向柱塞泵的变量调节方式,并研究该变量方式的原理和调节特性。样机泵的试验结果表明该泵的工作原理可行,进而展望双斜盘阀配流轴向柱塞式液压电机泵的应用前景。     

直线电机驱动水液压柱塞泵运动规划及仿真分析

水液压柱塞泵是水液压系统的关键元件,由于水介质的理化特性差异导致其泄漏、摩擦磨损、腐蚀、气蚀等现象比油压柱塞泵严重,为解决传统斜盘式水液压柱塞泵流量脉动大的问题,提出了一种新型的直线电机驱动水液压柱塞泵结构。通过研究恒流量直线电机驱动柱塞泵的可行运动规划,选取了直线电机以三角波间隔T/4相位差的运动方案,以实现双直线电机双作用水压柱塞泵实际输出较小的流量脉动。应用AMESim软件,构建了两种不同配流方式的双直线电机双作用柱塞泵系统的仿真模型。仿真发现,柱塞配流电机柱塞泵相比阀配流,其压力和流量脉动很小,其压力脉动幅度小于2%,流量脉动率仅为0.008。     

凸轮和齿扇齿条复合驱动的新型往复泵仿真及分析

针对传统往复泵结构复杂、流量波动较大、凸轮驱动往复泵寿命短等问题,提出了一种凸轮和齿扇齿条复合驱动的新型往复泵,凸轮机构和齿扇齿条机构的交替工作驱动该往复泵的活塞做往复运动,使活塞呈现匀加速—匀速—匀减速的运动规律。建立了活塞的运动方程,并以三缸往复泵为例分析了往复泵的流量特性和相位误差角对流量脉动的影响,建立了凸轮和齿扇齿条复合驱动的三缸往复泵的动力学仿真模型,讨论了液力端载荷作用下活塞的运动特性。研究结果表明:凸轮和齿扇齿条复合驱动的三缸往复泵的流量脉动率仅为1.68%,已经达到曲柄滑块机构往复泵有空气包作用时的效果;相位误差对流量脉动存在一定影响,其大小应控制在±30′以内。仿真结果验证了所提出的凸轮和齿扇齿条复合驱动的新型往复泵的合理性与可行性。     

基于虚拟样机的轴向柱塞泵动态特性仿真研究

为研究轴向柱塞泵的动态特性,理论分析了其运动特性和流量脉动特性,并基于ADAMS与AMESim软件建立了某型柱塞泵的虚拟样机模型。通过联合仿真得到了不同转速下的柱塞位移、速度、加速度曲线,不同转速、斜盘倾角下的流量脉动曲线,以及不同负载下的传动轴转矩、泵出口压力曲线。研究结果表明:为减小柱塞泵的振动与噪声,其转速应限制在一定范围内;适当提高转速、减小斜盘倾角可减小流量脉动。研究结果可为柱塞泵结构优化提供参考依据。     

斜盘式轴向柱塞泵泄漏量的分析与计算

通过对斜盘式轴向柱塞泵泄漏途径的分析研究,得到了奇偶数泵的泄漏量计算公式,并对泵在不同参数下的泄漏量进行了仿真分析,为进一步研究泄漏量对奇偶数斜盘式轴向柱塞泵实际流量及脉动系数的影响提供了较好的理论依据。     

清洗机斜盘柱塞泵运动特性分析

选择普遍应用于清洗机产品的并联斜盘轴向柱塞泵为研究对象,根据其工作原理建立斜盘柱塞泵运动数学模型,并利用数值仿真软件对斜盘柱塞运动机构进行运动分析,得到柱塞轴向位移、速度、加速度的数值仿真结果。通过对比从单缸到五缸的并联斜盘轴向柱塞泵集成速度数值仿真结果,从运动学分析的角度定量验证了传统设计理论中奇数缸数并联速度脉动小于偶数缸数并联速度脉动的定性结论。     

新型低流量脉动径向球塞泵定子曲线研究

流量脉动是影响径向球塞泵向高压高速方向发展的关键因素,针对径向球塞泵的定子曲线优化设计,是降低其流量脉动率的有效手段。基于等速曲线的特性,引入高次方过渡曲线和正弦过渡曲线设计理论,对单作用径向球塞泵定子曲线进行改进,提出曲线分段方程。对两种新型曲线影响泵流量脉动的效果进行对比评价,分析了曲线形式、过渡角度和球塞个数等主要影响因素。结果发现,采用正弦过渡曲线设计可较大幅度(20%)降低径向球塞泵的理论流量脉动率,可为低流量脉动的径向泵设计提供新思路。     

液压柱塞泵压力脉动函数的仿真分析

流量脉动会引起压力脉动,从而影响液压系统的工作性能,引起结构振动和辐射噪声,会造成液压元件和系统的疲劳破坏,因此仿真分析流量脉动和压力脉动函数对于有效抑制液压柱塞泵的振动和正确设计液压柱塞泵具有重要价值。笔者针对液压泵系统进行定量的振动与噪声分析时所必须具备的激励函数,首先,详细分析了液压泵系统的运行特性,采用傅里叶(Fourier)级数模拟液压泵系统激励函数;然后,建立了压力脉动函数模型;最后,模拟了压力脉动的函数曲线,解决了液压泵系统振动与噪声分析所必需的激励问题。该文为进一步研究液压柱塞泵的定量振动与噪声的响应提供了脉动激励描述,具有理论意义和实际应用价值。