转套式配流系统凸轮槽型线及其运动学特性研究

针对往复柱塞泵采用的阀式配流结构存在结构松散、节流损失大、效率受工作频率影响大等问题,提出了一种结构简单紧凑、节流损失小、工作稳定、配流无滞后的往复柱塞泵转套式配流系统。论述了转套式配流系统的工作原理,建立了三种不同凸轮槽型线转套的运动学模型,对比分析了三种凸轮槽型线转套对配流系统运动学特性的影响,同时对传动销进行了剪切强度分析。结果表明,与其它两种凸轮槽线型相比,正弦凸轮槽线型转套角速度和角加速度的大小和幅值均较小,且无拐点、阶跃,转套转动相对平稳,配流系统各零件的所受冲击力小。     

转套式配流系统凸轮槽型线及其运动学特性再研究

转套式配流系统是一种新型的配流系统,克服了传统阀式配流系统体积大、结构松散、容积效率低等缺点,转套内凸轮槽型线直接影响转套式配流系统的运动学特性。本文通过分析正弦凸轮槽型线不自锁条件,提出四种新型凸轮槽型线,并对四种型线下的转套和传动销进行运动学分析。结果表明:线性凸轮槽型线转套的角速度和角加速度的幅值最小,分别为203. 1 rad/s、4. 961×10~4rad/s~2,一个周期内存在两次冲击;线性凸轮槽型线下传动销径向速度和加速度最小,分别为-0. 387 m/s、115. 0 m/s~2,运动过程中不存在冲击。因此,线性凸轮槽型线为最佳选择。     

转套式配流系统U型减振槽结构及其对流场影响

减振槽是针对液压系统设计的一种降低冲击的凹槽。针对转套式配流系统的工作特点,在转套结构上设计了一种U型截面减振槽结构。建立工作过程中的配流特性数学模型,分析不同阶段的通流面积,重点研究减振槽在全流场数值模拟中对流量脉动、压力脉动、速度分布的影响,结果表明:U型减振槽结构流场流态为湍流,压力脉动较大,有压力冲击和降低的现象出现,但U型减振槽流场流速小、流向稳定,很大程度上降低了流量脉动,对流场具有良好的稳定作用。U型等截面减振槽结构的整体分析具有重要工程应用价值,为结构优化提供了理论依据。     

往复柱塞泵转套式配流系统的结构原理

往复柱塞泵用途广用量大,但在用的电磁开关阀或单向阀配流系统结构松散、压力损失大、成本高、容积效率受工作频率影响大。本文首先提出了将往复直线运动转化为单向旋转运动的直动主动杆圆柱导槽凸轮机构,进而形成往复柱塞泵转套式配流系统的结构原理,利用柱塞的往复运动驱动配流套单向转动,实现配流功能,克服了阀式配流系统的诸多弊端。给出了凸轮槽型线和各主要结构件中心角的设计要求,为转套式配流系统的进一步设计研究提供了依据。     

转套式配流系统三角减振槽结构及其对流场影响

针对转套式配流系统在高低压转换时存在的冲击、噪声等问题,提出一种三角形截面减振槽结构。根据配流系统的结构特点,建立减振槽数学模型,分析减振槽在不同阶段的通流面积;并对配流系统全流场进行数值分析与可视化研究,分析减振槽对流量脉动、泵腔压力、速度矢量的影响规律。结果表明:三角形截面减振槽结构流场流态为湍流,流场流速较大、流向紊乱,对流量脉动影响较严重,出现流量冲击和回流现象,但很大程度上降低了压力脉动,对压力场具有良好的稳定作用。     

转套式配流系统U型减振槽结构设计优化

转套式配流系统中减振槽结构参数对系统的流量脉动、压力冲击、工作噪声、工作寿命等具有重要影响。以转套式配流系统U型减振槽的厚度、高度和包角为设计变量,考虑流量倒灌约束,建立了以压力极值最小为目标的设计优化模型。以i SIGHT优化设计框架搭建了系统设计优化平台,完成了设计变量对优化目标的灵敏度分析和结构优化。优化后泵的容积效率基本不变,泵腔压力极值减小了8.3%,显著降低了压力超调现象引起的冲击、振荡等问题,提高了整个配流系统工作的稳定性。优化结果具有较强的稳健性,但额定工作转速设定值较大时还需要重新优化U型减振槽结构。     

转套式配流系统凸轮槽型线对空化特性的影响

空化引起的振动和噪声会影响转套式配流系统性能和寿命,转套的凸轮槽型线与空化特性关系密切。在线性凸轮槽型线基础上提出了3种新的凸轮槽型线,建立了相应的型线方程,随着曲轴转动,线性型线对应的转套转角波动最小、样条型线最大。建立了系统空化流体力学模型,通过仿真,发现4种型线对应的最大气体体积分数均随工作转速升高单调递增,总体看来线性型线最好;空化占比随转速增大而升高,同转速条件下线性凸轮槽型线对应空化占比最小;容积效率随转速增加单调递减,开始比较平缓,速度较高时降低较快,总体看来线性型线对应的容积效率最高。     

入口压力对转套式配流系统空化的影响

入口压力的变化会改变转套式配流系统内部流场的压力分布,影响系统内部空化特性。利用流场分析软件Fluent对转套式配流系统的流体域进行仿真计算,设置不同的入口压力,考察空化相关参数随入口压力变化的规律,提出开发适配转套式配流系统的新空化模型将是未来研究工作的重点,并应用YST380W型液压综合试验台对仿真结果进行试验验证。结果表明,入口压力的提高能有效降低转套式配流系统的空化程度,减小最大气体体积分数和空化占比,提高容积效率。     

往复柱塞泵转套式配流系统泵腔流场仿真研究

往复柱塞泵转套式配流系统是一种结构紧凑、密封可靠的新型配流系统。针对其流量倒灌和压力超调问题,利用软件Fluent,采用UDF(User-Defined-Function)功能和滑移网格与动网格技术,对往复柱塞泵转套式配流系统泵内的非定常流动进行了仿真研究。仿真结果表明,配流系统只在排油向进油过渡的瞬间出现压力超调,并产生短时间压力震荡;往复柱塞泵进油阶段,进油腔内液压油流速较慢,流动范围较大,排油阶段,液压油流速较大,流动范围很小;整个工作周期内进油口与泵腔之间无流量倒灌现象,但出油口与泵腔在每个过渡瞬间都出现倒灌,倒灌流量较小、时间较短。     

往复柱塞泵转套式配流系统结构优化

往复柱塞泵转套式配流系统配流结构的尺寸对系统性能有重要影响。通过Isight软件集成三维建模软件、网格划分软件、CFD仿真分析软件及后处理软件,以最高容积效率为目标,以泵腔压力为约束条件,对减振槽和配流口尺寸进行优化。分析表明,结构尺寸优化后系统容积效率提高了0.8%,泵腔压力峰值增大了3.3%;系统的入口最大瞬时流量提高了8.3%,回流减小了31.1%;系统的出口最大瞬时流量提高了23.9%,最大瞬时倒灌量减小了37.4%。