基于AMESim的轴向柱塞泵动力特性研究

针对轴向柱塞泵存在的结构复杂、自吸能力差、对油液污染敏感、精密偶件的加工成本高、轴向柱塞摩擦损失大等问题,本文阐述了轴向柱塞泵的工作原理与结构特点,对轴向柱塞泵的工作原理和工作受力情况的特征和运动进行分析。同时,基于AMESim平台,建立关键部件仿真模型,通过改变柱塞泵模型参数,对不同柱塞直径以及不同斜盘倾角下,柱塞泵流量和运动速度的变化进行仿真,得出流量脉动和柱塞运动速度波动特性曲线,最后对轴向柱塞泵进行实验验证。该研究为轴向柱塞泵的进一步实验设计提供了理论依据。     

斜盘式轴向柱塞泵加速模型

针对斜盘式轴向柱塞泵多故障失效模式的特点,首先利用失效模式、影响和关键性分析(FMEA)方法识别柱塞泵中各组件单元的失效模式及影响,在此基础上通过分析影响失效率的应力因素,针对柱塞泵加速寿命试验(ALT)应力施加形式,建立了简化后的斜盘式轴向柱塞泵失效率模型,得到了斜盘式轴向柱塞泵的加速模型。     

恒功率轴向柱塞变量泵柱塞的运动学分析

在分析了柴油发动机和恒功率变量泵联合工作性能以及恒功率变量泵的几种典型工况的基础上，得到了恒功率变量泵柱塞的两种运动学分析工况，并以这两种工况为基础，对轴向柱塞泵的斜盘和缸体的运动作了相应的假定，从而推导出了恒功率变量泵的运动学公式。在随后柱塞进行的动力学分析和有限元分析中发现，外负载的变化引起的柱塞泵运动关系的变化对柱塞的应力分析是不能忽略的。由此为所推地的恒功率变量泵的运动学公式为轴向柱塞泵的设计以及动力学分析奠定了一定的理论基础，本文所推导的柱塞的运动公式可作为一般的公式供参考。     

斜盘式轴向柱塞泵变量阻力的研究

斜盘式轴向柱塞泵在变量过程中受到由负载引起的对变量机构的阻力作用,该力对变量泵的性能有较大影响。过去,对其中的摩擦力大小只能靠经验估计。本文在理论分析诸阻变量力的基础上,提出了斜盘泵等效变量摩擦阻力的概念,并以63BCY—14B柱塞泵为研究对象,用实验方法测定该摩擦系数,从而确定了变量阻力的大小。     

斜盘式轴向柱塞泵的结构模态、振动传递通道和振动响应分析

本文对CY—14型斜盘式柱塞泵的振源、振动传递通道、振动响应特征做了较全面的论述,借助于模态分析技术得到壳体及内部元件的动态力学特性,引入时序方法得到振动响应的局部频谱,分别对滑履松动、滑履/斜盘撞击、轴承等引起的壳体响应特征做了研究,给出了不同柱塞引起的振动脉冲的统计分析,这一研究是泵故障诊断和状态监测的基础。     

数字式轴向柱塞泵

介绍了数字泵的工作原理，并基于德国力士乐公司的A4V型斜盘式轴向柱塞泵，建立了系统的静、动态数学模型；应用所建立的数学模型和选用的仿真软件－MATLAB进行编程，得到数字泵恒功率工况下的静、动态响应曲线；通过仿真分析得到了基泵大柱塞直径参数变化对系统动态响应的影响规律。     

柱塞泵斜盘交错角降噪结构优化

为了使斜盘式轴向柱塞泵的流体噪声在各种工况下都能够得到降低,研究并优化了一种柱塞泵斜盘交错角新型降噪结构.柱塞泵斜盘交错角是斜盘绕与斜盘倾角轴和主轴同时垂直的轴旋转形成的角度.交错角不同,柱塞在配流盘过渡区压缩量就不同,从而影响柱塞泵出口流量脉动和流体噪声.基于斜盘交错角降噪原理,建立带斜盘交错角的柱塞泵流量脉动模型,仿真分析了不同斜盘旋转角度对柱塞泵流量脉动的影响,结果表明：交错角旋转角度大于1°,柱塞泵流量脉动上、下峰值降低|旋转角度小于-1°,柱塞泵流量脉动上、下峰值升高|交错角旋转1°可以得到较好的降噪效果,并能在全压力范围内降低柱塞泵流量脉动,转速小于1 000 r/min时可以明显降低柱塞泵流量脉动.仿真模型的有效性通过“二次源法”得到了证实.     

基于虚拟样机技术的轴向柱塞泵仿真分析

针对轴向柱塞泵的特殊结构,采用虚拟样机技术在计算机上建立液压系统的虚拟样机模型,对轴向柱塞泵的运动学特性、动力学特性等进行分析,得到了轴向柱塞泵的运动学和动力学特性,包括柱塞位移、速度和输出压力特性。通过分析发现本泵的压力比普通泵的压力提高了1倍,同时可以通过适当降低传动轴转速来降低柱塞泵的振动。     

基于虚拟样机技术的数字式柱塞泵控制特性研究

为了开发新式的数字液压泵并研究其控制特性,开发了高速开关阀控制的数字式柱塞泵,通过可编制控制器程序来实现不同的控制功能.分析该数字泵的控制原理,建立数字泵的动力学模型和液压系统模型,并以接口模型实时连接2个模型构成数字泵的虚拟样机.通过虚拟样机仿真和试验测试,研究数字泵的流量控制、压力控制和功率控制等功能.结果表明,数字式柱塞泵压力、流量控制的调节时间可以控制在2s以内,能够达到精确的控制结果,同时实现准确的恒功率控制方式.采用高速开关阀控制的数字式柱塞泵满足控制性能需要,可以实现良好的柱塞泵变量控制功能.数字泵虚拟样机能够实现对数字泵控制性能的准确预测,仿真结果和试验结果吻合较好,虚拟样机技术将成为数字泵设计和优化的重要手段.     

新型高速单柱塞轴向柱塞泵配流机构

针对单柱塞泵普遍采用的单向阀配流方式无法满足高转速的问题,提出新型的阀芯旋转式三通换向阀配流机构,可以满足单柱塞泵在高转速情况下的配流要求.通过建立单向阀配流和转阀配流单柱塞泵的AMESim模型,对比分析表明,单向阀在转速为2 000r/min时已难以实现正常配流;转阀在12 000r/min转速下仍能正常配流.加工样机对单柱塞泵和转阀的性能进行测试.试验表明,柱塞腔内的压力测试结果与仿真结果一致,可以基于该转阀配流机构设计高速单柱塞泵,对柱塞腔内的压力特性进行研究.     

基于串联式轴向柱塞泵转位角降噪方法仿真

提出基于串联式轴向柱塞泵转位角的降噪方案.建立轴向柱塞泵理论模型以分析轴向柱塞泵噪声的产生机理,对比仿真结果和从流量脉动测试试验台测试得到的实验结果,表明理论模型具有高精度.分析转位角对轴向柱塞泵出口流量脉动率、出口流量及斜盘转矩脉动幅值的影响.通过优化转位角,使其降低轴向柱塞泵噪声激振源强度达到效果最佳.分析轴向柱塞泵负载压力和工作转速对基于串联式轴向柱塞泵转位角的降噪效果的影响.研究结果表明,由于2个转子结构的激振源波形具有固定相位差,在波形叠加时产生平均效应,与同排量传统单轴向柱塞泵相比,具有转位角的串联式轴向柱塞泵的出口流量脉动降低55%以上、斜盘转矩脉动降低65%以上,且降噪效果受工作参数的影响相对较小.在激振源强度大幅度降低的同时,轴向柱塞泵的功率密度基本上不受影响.     

基于SVR的轴向柱塞泵配流盘三角槽结构优化

为优化轴向柱塞泵的输出动态特性,提出了一种基于支持向量回归机(SVR)的柱塞泵配流盘三角槽结构优化方法。首先,根据轴向柱塞泵的工作原理对其输出特性进行建模,并通过试验对仿真模型的准确性和可行性进行验证,试验与仿真结果误差约为0.31%,理论模型与试验具有较好的一致性。然后,通过计算获取不同配流盘三角槽结构条件下的样本数据,基于SVR模型找出柱塞泵出口流量脉动与三角槽的深度角、宽度角间的对应关系,计算得到深度角与宽度角的最优解分别为11.2°和51.7°。最后,在相同工况条件下,将三角槽结构优化前和优化后计算结果进行对比分析,结果显示,柱塞泵优化后的流量脉动相比优化前降低了1.87%,为制作新产品缩短了研发周期和成本。     

水压轴向柱塞泵配流盘预升压角

为了调查流量特性,以水压轴向柱塞泵为研究对象,在考虑预升压角的作用和关键摩擦副泄漏的前提下,建立了泵实际输出流量的数学模型,对配流盘的结构参数进行了设计计算.运用PumpLinx软件对不同预升压角下泵的流场进行了数值模拟,对泵的流量特性进行了分析.研究结果表明:水压轴向柱塞泵在排水过程中,会产生流量倒灌现象,使得单个柱塞腔内的压力和流量以及泵的输出流量产生脉动.增大预升压角可以增长柱塞腔内部流体的预压缩时间,减小柱塞腔内部和泵出口的压力差,从而减少柱塞腔的流量倒灌量,降低柱塞腔内的压力和流量脉动.适当增大预升压角有利于提高泵的流量特性,预升压角取20°时,泵的流量特性最佳.但预升压角超过20°时,预升压区和预卸压区流量倒灌的叠加会导致泵出口的流量脉动增大.     

油液特性对轴向柱塞泵流量脉动的影响

含气量、温度和压力作为反应油液特性的3个重要参数,在轴向柱塞泵仿真分析时易忽略其对流量脉动特性的影响。为了探究油液特性对轴向柱塞泵出口处流量脉动的影响规律,基于AMESim建立轴向柱塞泵的仿真模型,对不同的含气量、温度以及压力下轴向柱塞泵的流量脉动进行仿真,对其结果进行分析。结果表明:油液特性对轴向柱塞泵的流量脉动影响较大,轴向柱塞泵流量脉动特性随着油液含气量的增大而减小,随着油液温度的升高而减小,随着系统压力的减小而增大。     

液压轴向柱塞泵容积效率可靠性灵敏度分析

为提高液压轴向柱塞泵可靠性及其性能,研究轴向柱塞泵主要性能指标之一容积效率的可靠性分析方法. 对单个柱塞间隙瞬时泄漏流量进行全面分析,推导出缸体位于任一瞬时角处的柱塞泵泄漏流量和容积效率;结合随机摄动理论、四阶矩技术等建立了轴向柱塞泵容积效率可靠性及可靠性灵敏度分析方法,并用Monte Carlo方法验证了文中所提可靠度分析方法的准确性和合理性. 分析结果表明:液压轴向柱塞泵可靠度随缸体转角周期性波动,当柱塞通过上止点时其可靠度最低,柱塞个数为9时可靠度波动相对较大,但其整体可靠度水平高于8个柱塞;各运动副间隙中滑靴与斜盘和缸体与配流盘之间间隙对可靠度影响较大,柱塞与柱塞腔和滑靴与柱塞球铰接副之间间隙对可靠度影响相对较小. 本文所提方法为轴向柱塞泵在研发设计、工艺及质量控制等环节提供了理论参考.     

电液数字控制轴向柱塞变量泵的研究

介绍了一种新型的由８０９８单片机控制的电反馈轴向柱塞变量泵调节系统．该系统具有较为满意的稳态控制特性和动态响应特性．     

基于空间RCCR机构的轴向柱塞泵的性能参数分析

以空间RCCR机构的原理及运动规律为基础,对基于空间RCCR机构的轴向柱塞泵进行了性能参数的计算,得出该泵的排量公式及流量脉动系数,并对柱塞数与流量脉动系数关系进行分析,证明了该泵符合一般斜轴泵的规律;此外,还将其与现有斜轴泵进行比较.结果表明:基于空间RCCR机构的轴向柱塞泵传力杆铰接处运动轨迹为一椭圆,且该泵柱塞的运动规律清晰,为一平滑的正弦曲线;该泵在斜轴泵工况下传力杆的Z向约束力受力状态良好,接近于余弦曲线.     

电反馈电液比例排量调节轴向柱塞泵的研究

论述一种新型的电反馈式的电液比例排量调节轴向柱塞泵的工作原理，并对该泵的静态和动态特性进行了理论分析和试验．试验表明：此泵具有控制灵活、响应快、精度高等特点．     

电液比例控制流量轴向柱塞泵的研究

本文论述一种带有电液比例排量调节机构的新型变量轴向柱塞泵的工作原理。并对该泵的静态和动态控制特性进行了理论分析和试验。根据理论分析和试验研究结果,获得了调节机构的合理参数及稳定性准则。     

阀配流水压轴向柱塞泵的运动学分析

对阀配流水压轴向柱塞泵进行运动学分析，给出了柱塞相对于缸体和柱塞相对于斜盘的运动分析表达式及仿真曲线。