工作参数对斜柱塞轴向柱塞泵流量特性的影响

针对斜柱塞轴向柱塞泵流量特性随工况参数变化而变化的特点,以A4VSO40变量斜柱塞轴向柱塞泵为研究对象,依据其工作过程中柱塞的空间位置关系,建立了其运动学方程,阐明了其单柱塞位移、速度等变量与斜柱塞轴向柱塞泵结构参数之间的关系,再利用AMESim平台,搭建出斜柱塞轴向柱塞泵仿真模型,深入分析了斜盘倾角、主轴转速、工作压力对其流量脉动特性的影响,其结果表明,主轴转速与斜盘倾角增大,其平均流量和脉动幅值增大,但脉动率减小;工作压力增大,其平均流量、脉动幅值、脉动率都减低。     

基于虚拟样机技术的轴向柱塞泵特性分析

为了对柱塞泵特性进行研究,采用Adams软件和AMESim软件分别建立了柱塞泵动力学模型和液压系统模型,通过两者的联合仿真搭建了柱塞泵虚拟样机仿真模型。通过实验数据验证了仿真模型的正确性,分析了柱塞泵在不同转速下的动力学特性以及斜盘倾角对压力脉动的影响。     

基于EASY5的轴向柱塞泵建模与流量特性仿真研究

以CY14-1B型斜盘式轴向柱塞泵为研究对象,分析柱塞泵结构原理与柱塞运动规律,建立柱塞泵流量数学模型。利用MSC.EASY5软件搭建柱塞泵液压虚拟样机模型,进行流量仿真计算,与液压试验台测试结果对比,验证模型的准确性。在此基础上,仿真计算不同斜盘倾角、不同内泄量情况下柱塞泵流量特性曲线,仿真模拟结果与理论分析及实际情况基本一致。结果表明:应用EASY5软件可以准确有效的实现柱塞泵建模和仿真,为进一步研究柱塞泵故障诊断提供参考,对复杂液压元件虚拟样机建模具有借鉴意义。     

四配流窗口轴向柱塞泵仿真与分析

四配流窗口轴向柱塞泵可以实现单台泵同步闭式控制两台对称执行元件液压系统,也可以直接闭式控制差动缸回路。为分析其压力、流量特性,该文根据柱塞运动特征和配流面积变化原理,运用Simulation X软件对四配流窗口轴向柱塞泵进行了建模和仿真分析。通过设置斜盘角度或转速调节液压泵输出流量,考虑油液泄漏和黏性摩擦力的情况下,对加载和空载时液压泵柱塞腔和泵油口的压力、流量等特征响应曲线进行分析。仿真结果表明,流量脉动频率随泵转速增加而增大;压力脉动幅值随负载增加而增大,且压力脉动频率与负载无关。     

变转速变排量双控轴向柱塞泵脉动特性及噪声研究

基于对斜盘式轴向柱塞泵的理论分析,利用AMESim软件建立变排量柱塞泵模型。在同负载条件下,通过变转速和变排量调节对泵的压力脉动特性进行仿真测试及试验验证,得到仿真和试验曲线基本吻合,验证模型的准确性。并在此基础上根据试验及仿真数据,在相同负载和不同负载下,对采用转速、排量调节相组合情况下泵的压力脉动特性进行比较分析,结果表明随泵转速或排量变大,泵的压力脉动幅值均增大,在独立控制、同流量输出情况下,排量调节比转速调节脉动幅值大;在双控方式下,采用高转速、低排量方式压力脉动幅值最小,功率最大。进一步地,从噪声角度对泵特性进行分析,结果表明在转速、排量独立调节情况下,系统噪声的变化趋势与压力脉动一致;在同负载同流量、变转速和变排量相组合的液压系统中,系统噪声变化与压力脉动变化趋势恰好相反。在同负载同流量下对试验和仿真数据进行对比分析,仿真模型中高转速与低排量组合的压力脉动小,试验曲线中低转速与大排量组合电动机输入功率小,系统噪声低。通过以上分析研究,为变转速和变排量双控理论研究和工程应用提供了技术支撑。     

变排量非对称轴向柱塞泵控制性能分析

变排量非对称轴向柱塞泵直接控制非对称液压缸闭式系统具有能效高、结构紧凑等优势。针对变排量三配流窗口轴向柱塞泵存在变量阻力矩脉动大、斜盘倾角振荡频率高等问题,提出在变排量机构中增加阻尼孔以提高变排量控制性能的方案,推导了变排量控制系统的传递函数;通过AMESim仿真模型分别研究了有无阻尼孔情况下的斜盘倾角振荡、变量缸活塞受力、斜盘变量阻力矩等。结果表明,在控制系统阀控缸中加入直径2 mm的阻尼孔,能有效降低斜盘倾角的振荡频率,减小系统脉动冲击。     

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。     

水压柱塞泵关键结构参数对泵内空化的影响

针对水压柱塞泵由于空化引起的噪声、振动以及元件的腐蚀等问题,基于全空化模型与k-ε湍流模型,分析了柱塞腔在不同位置的气相体积分数的分布以及该分布产生的机理、卸荷槽处产生空化的机理,得到了不同斜盘倾角下柱塞腔和配流盘吸水口处气相体积分数随转角变化的特性曲线,以及一级卸荷槽深度与其气相体积分数和柱塞腔压力脉动率的关系。数值计算结果表明：空化主要发生在位于吸水区域的柱塞腔;与配流盘吸水口接触瞬时的柱塞腔的气相体积分数最高;减小斜盘倾角可以减小柱塞腔和配流盘吸水口的气相体积分数与持续时间;增大一级卸荷槽深度可以减小卸荷槽处空化程度,但会增大柱塞腔的压力尖峰和压力脉动率。     

复杂出口管道柱塞泵流量脉动测试原理

"二次源"法是一种精确测定液压泵泵源阻抗和泵源流量脉动的标准方法,该方法对测试元件精度和测试条件要求高,数据处理过程异常复杂,因此工业应用难度大。"二次源"法设被测泵泵源阻抗和泵源流量脉动并联,引入二次源测试被测泵泵源阻抗,通过公式计算泵源流量脉动。主要研究高频、大流量复杂出口管道柱塞泵流量脉动测试方法原理和测试过程,通过测试两组不同动态工况下柱塞泵出口处泵源阻抗和泵源流量脉动,应用公式推导泵源阻抗和泵源流量脉动。详述应用"二次源法"测试复杂出口管道柱塞泵泵源流量脉动的测试原理,测试注意问题,给出合理的测试过程;引入加权线性衰减技术估算被测泵频率处泵源阻抗,准确、快速地获得全频率范围内泵源阻抗值;给出不同出口压力下泵源流量脉动,证实了"二次源"法可用于大范围工况(不同柱塞泵出口压力、转速和斜盘倾角)复杂出口管道柱塞泵流量脉动测试。     

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。     

Integrated slipper retainer mechanism to eliminate slipper wear in high-speed axial piston pumps

The power density of axial piston pumps can greatly benefit from increasing the speed level. However, traditional slippers in axial piston pumps are exposed to continuous sliding on the swash plate, suffering from serious wear at high rotational speeds. Therefore, this paper presents a new integrated slipper retainer mechanism for high-speed axial piston pumps, which can avoid direct contact between the slippers and the swash plate and thereby eliminate slipper wear under severe operating conditions. A lubrication model was developed for this specific slipper retainer mechanism, and experiments were carried out on a pump prototype operating at high rotational speed up to 10000 r/min. Experimental results qualitatively validated the theoretical model and confirmed the effectiveness of the new slipper design.     

恒压变量柱塞泵斜盘偏心距的计算与仿真

斜盘偏心距设计合理与否是影响恒压变量柱塞泵稳定工作的因素之一。为了使柱塞泵获得良好的工作品质，需要对斜盘偏心距设计方法进行深入研究。采用数值分析的方法得到斜盘偏心距的理论计算公式，并应用Simulink仿真软件搭建仿真模型求得斜盘偏心距值。深入分析了影响斜盘偏心距取值大小的因素，将分析结果应用到产品中进行试验考核，验证了斜盘偏心距计算的正确性，为斜盘偏心距的设计提供了一种有效方法。此外，应用以上设计方法对8型产品进行了斜盘偏心距的计算复核，结合实践经验总结出了斜盘偏心距值的合理取值范围，为斜盘偏心距的设计提供了一定参考。     

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。     

双缸体旋转斜盘式液压变压器特性分析

针对旋转配流盘式液压变压器在变压范围、流量脉动以及噪声控制上的不足,提出一种小流量脉动低噪音液压变压器方案。分析目前液压变压器的主要特点,基于一种旋转斜盘式双缸体液压变压器方案,通过增加柱塞数量并结合斜盘转角的初始位置控制,达到减小流量脉动和噪声的效果。分析斜盘转动的转角及其阻力矩变化规律,并进行变压比样机试验测试。结果表明,旋转斜盘式液压变压器宜将上止点与A口中点重合时作为斜盘初始位置,在斜盘转角小于100°时,新型液压变压器使得输出流量不均匀系数减小了约40%,随着转角的继续增大,输出流量不均匀系数趋于一致,试验结果表明新方案可实现较大范围的变压比。     

球面配流对轴向柱塞泵性能影响的研究

为了对比分析球面配流与传统平面配流对轴向柱塞泵性能的影响,运用曲面造型技术建立基于球面配流的柱塞泵整体流域几何模型。在此基础上,采用动网格模拟缸体柱塞腔的轴向往复运动及旋转运动,利用计算流体动力学技术基于全空化模型对柱塞泵整体流域进行分析,分析了球面配流与平面配流对柱塞泵的压力流量脉动、空化现象等方面的影响。分析结果得出:在柱塞泵空化程度的影响方面二者差异很小,在配流过程中球面配流更加稳定,其压力、流量脉动率均优于平面配流。     

Impact of Typical Steady-state Conditions and Transient Conditions on Flow Ripple and Its Test Accuracy for Axial Piston Pump

The current research about the flow ripple of axial piston pump mainly focuses on the effect of the structure of parts on the flow ripple. Therein, the structure of parts are usually designed and optimized at rated working conditions. However, the pump usually has to work in large-scale and time-variant working conditions. Therefore, the flow ripple characteristics of pump and analysis for its test accuracy with respect to variant steady-state conditions and transient conditions in a wide range of operating parameters are focused in this paper. First, a simulation model has been constructed, which takes the kinematics of oil film within friction pairs into account for higher accuracy. Afterwards, a test bed which adopts Secondary Source Method is built to verify the model. The simulation and tests results show that the angular position of the piston, corresponding to the position where the peak flow ripple is produced, varies with the different pressure. The pulsating amplitude and pulsation rate of flow ripple increase with the rise of pressure and the variation rate of pressure. For the pump working at a constant speed, the flow pulsation rate decreases dramatically with the increasing speed when the speed is less than 27.78% of the maximum speed, subsequently presents a small decrease tendency with the speed further increasing. With the rise of the variation rate of speed, the pulsating amplitude and pulsation rate of flow ripple increase. As the swash plate angle augments, the pulsating amplitude of flow ripple increases, nevertheless the flow pulsation rate decreases. In contrast with the effect of the variation of pressure, the test accuracy of flow ripple is more sensitive to the variation of speed. It makes the test accuracy above 96.20% available for the pulsating amplitude of pressure deviating within a range of ?6% from the mean pressure. However, with a variation of speed deviating within a range of ?2% from the mean speed, the attainable test accuracy of flow ripple is above 93.07%. The model constructed in this research proposes a method to determine the flow ripple characteristics of pump and its attainable test accuracy under the large-scale and time-variant working conditions. Meanwhile, a discussion about the variation of flow ripple and its obtainable test accuracy with the conditions of the pump working in wide operating ranges is given as well.     

Experimental Research on the Dynamic Lubricating Performance of Slipper/Swash Plate Interface in Axial Piston Pumps

The interface between the slipper/swash plate is one of the most important frication pairs in axial piston pumps. The test of this interface in a real pump is very challenging. In this paper, a novel pump prototype is designed and a test rig is set up to study the dynamic lubricating performance of the slipper/swash-plate interface in axial piston machines. Such an experimental setup can simulate the operating condition of a real axial piston pump without changing the relative motion relationship of the interfaces. Considering the lubricant oil film thickness as the main measurement parameter, the attitude of the slipper under the conditions of different load pressure, rotation speed and charge pressure are studied experimentally. After the test, the wear state of the swash plate is observed. According to the friction trace on the surface of the swash plate, the prediction for the attitude of the slipper and the zone easy to wear are verified.     

轴向柱塞泵滑靴的动力学特性仿真分析

滑靴与斜盘、柱塞、回程盘之间的配合是保证柱塞泵正常工作的重要条件,滑靴的磨损失效会影响与之配合零件的正常工作。首先对A4VG125型柱塞泵滑靴进行理论受力分析,应用SimulationX建立柱塞泵的一维液压模型和三维MBS模型,仿真柱塞底部所受液压力。然后与ADAMS和ANSYS建立的柱塞泵动力学模型进行联合,完成柱塞泵的刚柔与液固耦合仿真模型。在仿真工作参数作用下,研究滑靴与斜盘、柱塞、回程盘之间摩擦副的动力学特性。结果表明:当斜盘倾角增大、主轴转速提高时,对滑靴总体的受力/力矩情况影响较大;滑靴与柱塞之间的球铰副受工作参数变化影响较为明显,受力/力矩波动较为严重。