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...     

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PumpLinx,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。     

柱塞倾角对球面配流副轴向斜柱塞泵流体特性的影响

运用CFD技术对球面配流副轴向斜柱塞泵的单柱塞腔内压力脉动、输出流量脉动以及配流盘对缸体作用力矩等重要性能进行研究,分析柱塞倾角与上述流体特性的关系,得到柱塞倾角对柱塞泵流体特性的影响规律。     

变排量非对称轴向柱塞泵特性仿真分析及试验

直接泵控系统比阀控系统具有很大节能优势和应用前景,但泵控差动缸现有技术都不理想,采用非对称泵平衡差动缸不对称流量是一种有效的解决方案。基于非对称定量泵,提出一种非对称变量泵VAPP(Variable-displacement asymmetric axial piston pump)。采用伺服比例阀和与斜盘固定连接的角位移传感器组成闭环控制方式对VAPP斜盘倾角进行控制,实现VAPP的变量输出。仿真和试验表明,VAPP通过变量机构控制斜盘倾角,B口和T口的油液流量均随着斜盘角度的增大而增大,响应速度也加快。当出油口有工作压力,其流量脉动随着斜盘倾角的增大明显减小,但柱塞腔压力依旧随着斜盘倾角的增大而增大。当配流窗口B、T加载压力相等时,B口的流量脉动周期比T口的长,流量波峰比T口波峰高;T口流量脉动比B口流量脉动大,T口应该连接在低压油箱或者蓄能器上,以免影响VAPP的性能。     

基于全空化模型的高压柱塞泵配流盘空化研究

空化是影响轴向柱塞泵性能的主要因素之一, 将引起轴向柱塞泵的内部冲击和噪声, 甚至失效等问题。采用Pumplinx建立轴向柱塞泵内部流体域动态模型, 仿真分析了轴向柱塞泵配流盘吸油口卸荷槽和腰型槽内部流场速度、压力及空泡随时间的变化规律。研究结果表明, 空化不仅影响配流盘卸荷槽的高低压过渡区, 而且对配流盘吸油口侧的腰型槽内壁同样会产生严重影响。通过对比斜盘轴向柱塞泵在35 MPa全排量工况下, 耐久性试验过程中出现的配流盘吸油口腰型槽内壁表面金属剥蚀区域, 验证了仿真结果的准确性。     

大排量轴向柱塞泵柱塞副润滑特性分析

为了研究大排量轴向柱塞泵柱塞副的润滑特性,以一款斜柱塞轴向柱塞泵为研究对象,建立了柱塞副瞬时油膜厚度场、压力场模型,采用交错网格技术对柱塞副油膜进行网格划分,通过Altair Compose软件采用有限体积法求解雷诺方程,考虑了柱塞衬套变形的影响,得到了柱塞副油膜厚度场、压力场分布和衬套变形状况。研究了负载压力、主轴转速、斜盘倾角对柱塞副润滑状态、轴向摩擦力以及泄漏量的影响。结果表明：在高压区时,衬套靠近滑靴端的变形量大于柱塞腔端,但在一个运转周期内柱塞腔端衬套变形一直存在。负载压力和斜盘倾角变化对柱塞副润滑性能影响明显,负载压力降低15 MPa,柱塞偏载程度峰值降低20.3%,轴向黏性摩擦力峰值降低35.7%;斜盘倾角减小6°,柱塞偏载程度峰值降低25%,轴向黏性摩擦力峰值降低47.7%;而主轴转速对柱塞副在低压区的泄漏量影响较为明显,主轴转速降低300 r/min,柱塞副在低压区的泄漏量峰值降低18%。     

降低柱塞泵噪声问题的研究

本文主要分析了斜盘型轴向柱塞泵产生噪声的机理,指出了降低噪声的设计着眼点,推导了低噪声型配流盘阻尼孔及三角槽计算公式,并通过计算机求解了柱塞腔内液体压力的变化曲线。最后通过试验证实了设计方法的正确性。     

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。     

基于自激振荡脉冲效应的雾化喷嘴出口流道空化特性研究

喷嘴结构及射流运动参数对液体空化流动状态有重要影响。基于空化泡溃灭的雾化机理和自激振荡脉冲喷嘴出口流道空化过程,分析空化效应对自激振荡脉冲射流雾化效果的影响。依据自激振荡脉冲雾化喷嘴结构,分析射流来流速度和脉动压力对喷嘴出口流道空化效应的影响,提出利用来流雷诺数和脉动特征值表征喷嘴出口流道空化程度,并根据自激振荡脉冲喷嘴有限元分析得到喷嘴出口流道较好空化状态的来流雷诺数和喷嘴腔室长径比。研究结果表明:当来流雷诺数在2.14×10~5~3.05×10~5内逐渐增大时,自激振荡脉冲雾化喷嘴出口流道液相体积分数先减小后增大,相应的空化程度先增大后减小。雷诺数在2.44×10~5~2.75×10~5内可以使喷嘴出口流道形成较好空化效应,尤其在2.44×10~5附近时喷嘴出口流道出现最好的空化状态;脉动特征值与喷嘴出口流道处脉动压力幅值差成正比,随着自激振荡脉冲雾化喷嘴腔室长径比增大,脉动压力幅值差值先减小后增大。当喷嘴腔室长径比为0.60~0.70时,喷嘴出口流道空化状态较好。计算结果为自激振荡脉冲射流雾化喷嘴设计提供了理论依据。     

高压轴向柱塞泵配流空蚀特性的评价

分析高轴向柱塞泵的空蚀特性,提出了一种评价空蚀特性的方法,并将其用于泵的实际设计。针对实验中轴向柱塞泵出现的空蚀破坏,对轴向柱塞泵配流过程进行计算流体动力学(CFD,computational fluid dynam ics)解析,得到了配流盘不同位置的速度分布和压力、速度随缸体转角的变化曲线;得出轴向柱塞泵空蚀破坏的机理———空蚀破坏不仅取决于减压槽附近的速度和压力大小,还取决于速度的方向;并且指出如果减压槽处的射流角大小在30°~65°范围内高压轴向柱塞泵就不容易产生空蚀破坏的问题。应用该方法对配流盘进行改进后,从空蚀破坏方面讲,泵的寿命延长到了原来的4倍多。     

液压轴向柱塞泵配流盘气蚀机理

对轴向柱塞泵配流盘进行气蚀试验。在试验条件相同的情况下,根据减压槽处结构不同的配流盘,得到两种截然不同的气蚀破坏结果。针对试验中两种配流盘的配流过程进行计算流体动力学(Computational fluid dynamics,CFD)解析,得到了配流盘不同位置的速度分布,以及压力、速度随缸体转角的变化曲线;得出配流盘发生气蚀的机理,即气蚀不仅取决于配流盘附近的速度和压力大小,还取决于速度的方向——射流角;提出通过改变配流盘结构,将油液回冲阶段初期的射流角控制在30°～60°内来减少配流盘上气蚀的方法。根据配流盘气蚀产生的机理将油液回冲阶段初期的射流角控制在30°～48°,经过试验,就气蚀破坏来讲配流盘的寿命延长到了原来的4倍多。     

Design of port plate in gerotor pump for reduction of pressure pulsation

The pressure pulsation due to the gear geometry of the gerotor (generalized rotor) pump mainly occurs in an instant that the chamber of the gerotor enters the delivery port and leaves the suction one. Such a pressure pulsation may result in undesirable vibration and noise of pump components as well as cavitation in hydraulic system. Therefore, it is very important to examine the pressure characteristic of the gerotor pump at its design and analysis stages. In this paper, in order to reduce the pressure pulsation in the gerotor pump, the port plate with the relief grooves is designed by referring to as notch of vane pump and relief groove of piston pump. A series of the theoretical analyses on the pressure pulsation is performed in consideration of various design parameters of the port plate, including the installation positions of the port inlet/ outlet and the groove width, and the operating conditions such as rotational velocity and delivery pressure.     

节流槽形式对滑阀空化流场的影响

为了提高采煤工作面液压支架推移拉架准确度,降低空化现象对控制滑阀性能的影响,采用Pumplinx建立了不同节流槽形式下滑阀内部流体域动态模型。仿真分析了不同节流槽形式滑阀在不同开度时,压力场和空化分布以及气体体积分数的变化趋势。结果表明:不同节流槽形式对滑阀内部的压力分布和空化分布具有不同的影响;气体体积分数随着阀口开度的增大,呈现先稳定波动然后陡增最后在阀口完全开放后迅速降低的现象;交错分布形节流槽空化剧烈起始位置为4.5 mm,最大气体体积分数约为0.12,相较于其他槽形明显降低。     

空化效应对斜线槽机械密封性能的影响

润滑膜的空化效应对流体动压型机械密封的密封性能影响显著。以煤油基磁流体润滑斜线槽上游泵送机械密封为研究对象,考虑空化热效应以及黏温效应,建立润滑液膜特性的数值分析模型,以液膜中的气相体积分数为指标,研究工况和结构参数对密封性能的影响规律,并与仅考虑黏温效应的模型进行对比。结果表明：因空化热模型考虑液膜介质饱和蒸汽压力随温度变化,考虑空化热效应时的开启力、泄漏率和气相体积分数均小于仅考虑黏温效应下的对应值,但2种条件下各参数的变化趋势基本一致;转速和槽径比增大,空化效应增强,而进口压力、膜厚、径向夹角和槽数的增大会削弱空化效应;转速、槽深、径向夹角、槽径比增加,会导致泄漏率增加,而进口压力和槽数的增加能够提升密封性能。     

空气含量对双盘配流式径向柱塞泵织构化配流副动压润滑效应的影响

为研究油液中不同空气含量对双盘配流式径向柱塞泵织构化配流副动压润滑效应的影响,建立单个二维表面织构微凹坑计算模型,采用CFD数值模拟的方法,分别从不考虑空化效应和考虑空化效应两种情况分析计算油液中不同空气体积分数对动压力大小产生的影响。研究结果表明:油液中空气含量越低,微织构产生的动压力越大、动压润滑效应越明显;不考虑空化效应时油液中空气体积分数的大小只改变动压力的大小,不改变动压力的变化规律;考虑空化效应时,油液中空气体积分数的大小不仅改变动压力的大小,动压力曲线斜率也发生变化。在相同空气含量下考虑空化效应时微织构产生的动压力更大、润滑性能更好。     

考虑黏-温特性对柱塞泵空化射流的影响

黏度是液压油的基本属性之一,其值对温度变化非常敏感,而温度又是影响油液发生空化的直接因素之一,因此为研究油液的实时黏-温特性对轴向柱塞泵空化效应的影响,利用流体仿真分析软件PumpLinx建立了包括湍流模型、全空化模型等条件在内的轴向柱塞泵动态CFD模型;并在考虑配流副间隙、柱塞副间隙和滑靴副间隙基础上,通过分析对比黏...