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。     

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。     

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。     

节流阀小开度下空化特性的数值分析

基于计算流体动力学方法,数值研究了节流阀开度变化对节流阀内压力场、速度场及空化区域的影响。结果表明:随着开度的减小,下游槽(尤其是节流口处)流体的流速会迅速增大,空化区域逐步增大且空蚀程度逐渐加深,但当开度很小即节流阀阀口接近于闭合时,空化程度反而减弱,且空化区域向节流口移动。此外,阀内压力较大的区域位于上流道,压力较小的区域位于下流道,随着开度的减小,阀内的低压区逐步向阀口处转移。     

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。     

空间转角蚁穴式调节阀复合降压结构设计及仿真分析

空间转角蚁穴式调节阀(ATE调节阀)降压结构复杂,其空间转角蚁穴式节流元件(ATE节流元件)流道融合了转折、扩张、汇合、分流和对冲等流动过程。通过CFD流场仿真,研究在不同压力等级下ATE节流元件级间压力、速度、流量及气体体积分数随降压级数、流道形状、流道关键结构尺寸等参数的变化规律。压降特性仿真结果表明,ATE节流元件能够将一次较大的压降分解成多次的小压降,逐级降压过程压降线性度良好。同时ATE节流元件关键结构参数的仿真研究表明,级间距为7 mm时空化最小,渐缩型节流元件空化程度最小,腰型槽为3 mm时节流元件空化程度最小,出口沉槽倒角不会降低空化程度,增大出口沉槽过流面积会导致空化程度增加。最后搭建了ATE节流元件测试平台,对节流元件在不同压降条件下的压力和流量进行了测试,ATE节流元件级间压力测试与仿真结果的最大误差不超过8%,流量误差平均值约为10%,试验测试与仿真计算结果具有较好的一致性,试验验证了仿真计算的准确性。     

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。     

轴向柱塞泵配流盘减压装置可视化分析

对轴向柱塞泵配流盘减振装置进行仿真比较。应用CFD软件FLUENT,对两种不同结构的减压槽配流过程进行仿真,利用动网格对缸体转动、柱塞往复运动这一过程进行动态的模拟,得到柱塞在配流盘上不同位置的速度分布,以及在缸体不同转角下压力和流量的变化曲线;分析出配流过程中预升压和预卸压的压力变化情况,得出减压槽不同结构尺寸对配流过程稳定性影响,从而证明可以通过设计减压槽结构来完善配流盘配流,减小配流过程的振动和噪声。     

液压滑阀V型节流槽内部空化流动仿真分析

为了对修改湍流粘度后的空化模型在计算滑阀内部空化流动时的可行性进行验证,对液压滑阀V型节流槽内部空化流动采用这种模型进行了仿真分析,随着滑阀出口压力的不断变化,得到不同出口压力下的空化云图,并与实验测得的图像进行比较。在此基础上,分析了不同出口压力下阀口的压力分布,并与实验测得的压力进行比较。结果表明,该模型应用于滑阀V型节流槽内部空化流动计算得到的结果与实测数据基本吻合。     

压力补偿控制型变量柱塞泵配流盘降噪研究

针对PLA70压力补偿控制型变量柱塞泵建立其配流盘单个柱塞内油液压力梯度(压力)变化的数学模型,定量分析了控制体在预升压过程中未开槽和开三角槽时,在一定转速下、不同接触角度时模型的压力梯度(压力)与转角变化之间的关系,在用Matlab对该模型进行仿真,得出三角槽过流面积的最佳结构参数.     

轴向柱塞泵降噪分析与研究

轴向柱塞泵在某平地机装机试用过程中出现啸叫的现象,通过原型泵和故障泵噪声对比测试分析,判断柱塞泵噪声异常是由于配流盘过渡区采用小孔阻尼引起的。根据对配流盘的计算分析、CFD仿真,认为配流盘过渡区小孔阻尼结构会导致柱塞腔较大的压力冲击,从而产生较大的流体噪声。将配流盘过渡区小孔结构改进为三角槽结构后,降噪效果得到显著的改善。     

配流盘阻尼槽形状对空化流影响的模拟研究

利用计算流体动力学技术对轴向柱塞泵的整体流域进行建模分析,得出发生空化的主要范围为缸体的柱塞腔由吸油区向排油区转换的过渡阶段。为了进一步研究配流盘阻尼槽的形状对空化射流产生的空化域的影响,单独对发生空化的主要区域进行建模分析,并将整体分析的部分结果作为初值代入局部模型中再次进行仿真,以提高精度。在分析了传统的U形槽与V形槽对配流盘的空化侵蚀影响后,提出了一种ρ形槽,很大程度上降低了对配流盘的空化侵蚀。     

Noise Reduction of an Axial Piston Pump by Valve Plate Optimization

Current researches mainly focus on the investigations of the valve plate utilizing pressure relief grooves. However,air?release and cavitation can occur near the grooves. The valve plate utilizing damping holes show excellent perfor?mance in avoiding air?release and cavitation. This study aims to reduce the noise emitted from an axial piston pump using a novel valve plate utilizing damping holes. A dynamic pump model is developed,in which the fluid properties are carefully modeled to capture the phenomena of air release and cavitation. The causes of di erent noise sources are investigated using the model. A comprehensive parametric analysis is conducted to enhance the understanding of the e ects of the valve plate parameters on the noise sources. A multi?objective genetic algorithm optimization method is proposed to optimize the parameters of valve plate. The amplitudes of the swash plate moment and flow rates in the inlet and outlet ports are defined as the objective functions. The pressure overshoot and undershoot in the piston chamber are limited by properly constraining the highest and lowest pressure values. A comparison of the various noise sources between the original and optimized designs over a wide range of pressure levels shows that the noise sources are reduced at high pressures. The results of the sound pressure level measurements show that the optimized valve plate reduces the noise level by 1.6 d B(A) at the rated working condition. The proposed method is e ective in reducing the noise of axial piston pumps and contributes to the development of quieter axial piston machines.     

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。     

水压柱塞泵配流盘阻尼槽结构优化及试验研究

针对水压柱塞泵U形阻尼槽的结构参数进行研究,通过流场仿真对比不同阻尼槽结构参数下水压柱塞泵的流量特性,确定水压柱塞泵的压力、流量脉动率最优的阻尼槽结构参数,从而降低水压柱塞泵的流体振动。仿真结果表明,在现有结构参数下当水压柱塞泵阻尼槽宽度设置为2mm、深度为0.8mm、配流盘预升/泄闭死压角为11.8°时,柱塞泵的压力和流量脉动率最小。开展了水压柱塞泵的振动试验,对比了阻尼槽优化前后的试验数据,试验结果表明优化后的阻尼槽结构能够有效降低水压柱塞泵的振动。     

液压轴向柱塞泵降噪研究进展

对国内外液压轴向柱塞泵的各种降噪方法和目前的研究情况进行了综述。介绍了液压轴向柱塞泵噪声产生的主要原因及机理，对纯预压和减压式配流盘，配流盘带有节流孔，配流盘带有三角槽，配流盘带有单向阀，泵缸体带有弹性环和柱塞空心孔内安装有蓄能器这几种结构形式，从工作原理，结构特点和降噪效果上进行了分析，对液压轴向柱塞泵的降噪方法提出了建议。     

Relation between pressure variations and noise in axial type oil piston pumps

Pressure variation is one of the major sources on noise emission in the axial type oil piston pumps. Therefore, it is necessary that the pressure variation characteristics of the oil hydraulic piston pumps be clarified to reduce the pump noise. Pressure variations in a cylinder at the discharge region and the pump noise were simultaneously measured with discharge pressures and rotational speeds during the pump working. To investigate the effects of the pre-compres-sion and the V-notch in the valve plate, we used the three types of valve plates. In this research, it is clear that the pressure variation characteristics of axial type oil piston pumps is deeply related to the pre-compression and to the V-notch design in valve plate. Therefore, we could reduce the pump noise by using the appropriate pre-compression angle and the notch design that are between the suction port and the discharge port in valve plate.     

轴向柱塞泵低气压运行特性建模与试验分析

空化是影响液压系统动态特性的重要因素,为此开展了轴向柱塞泵低压环境下的工况研究。考虑气液两相混合油液的密度、体积弹性模量和黏度的影响,限制入口油腔的最低压力,建立轴向柱塞泵的压力流量模型,计算获得轴向柱塞泵在不同工况下的流量特性,并通过试验验证。研究表明:负载增大导致更严重的空化以及泄漏,并使容积效率降低;轴向柱塞泵在达到临界流量之后,转速提升只会加剧空化,而不能提升流量;最大容积效率出现在临界流量产生之前。为轴向柱塞泵低气压性能预测提供了理论支撑。