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。     

一种改善轴向柱塞泵容积效率的配流盘设计

针对某型号轴向柱塞泵在重载小流量工况下容积效率低的问题,运用AMESim软件搭建轴向柱塞泵配流副原理模型,对配流盘的结构进行优化设计并对优化前后的容积效率进行对比分析,最后,通过试验验证了相关设计参数的正确性,结果表明:优化后的配流盘结构能明显地改善重载小流量工况下轴向柱塞泵的容积效率.     

介质温度对柱塞泵性能影响的研究

针对某钢厂使用的A4VSO-250轴向柱塞泵,探讨了柱塞泵的工作原理,并且通过理论和实验的方式研究了油温对柱塞泵工况下泄漏流量、容积效率以及机械效率的影响,从而分析了温度对柱塞泵性能影响.     

一种轴向柱塞泵增速设计及特性分析

在自吸状态下,转速对液压泵吸油口处压力值有较大影响,吸油口处压力值的限定范围制约了液压泵转速的提升空间。为研究不同吸入口压力对轴向柱塞泵的影响情况,建立了斜盘式轴向柱塞泵流体域模型,分析得出在不同入口压力条件下泵的空化等情况。针对斜盘式轴向柱塞泵在低吸入口压力条件下使用所出现的空化等问题,提出一种采用离心泵为轴向柱塞泵进行吸油口压力补偿的集成式结构,根据使用需求设计离心泵叶轮及蜗壳,并将蜗壳集成于柱塞泵后盖。建立离心泵整体结构仿真模型,分析不同入口压力条件下离心泵出口的流动状态。最后结合试验数据得出,离心泵提高了轴向柱塞泵的吸入口压力,减少了泵内空化现象发生,进一步提高了轴向柱塞泵的使用转速。     

基于虚拟样机技术的轴向柱塞泵动态特性分析

为开发新式高性能轴向柱塞泵,在分析柱塞泵工作原理和运动规律的基础上,采用Kane-Huston方法建立轴向柱塞泵机液耦合作用的多体力学模型,根据轴向柱塞泵流体特性及控制原理建立其液压系统模型,并构建二者实时接口连接的虚拟样机模型。建立某型号斜盘式轴向柱塞泵的虚拟样机模型并进行数值求解和仿真模拟,数值计算和仿真结果基本一致。研究柱塞泵机-液耦合作用下的运动特性,泵出口流量及压力脉动特性以及柱塞泵的流量控制特性,并研究柱塞泵相应动态特性的影响因素及其变化规律。基于虚拟样机技术的建模、仿真研究方法,能够全方位预测轴向柱塞泵的各项性能,正成为轴向柱塞泵性能研究的重要手段。     

高速轴向柱塞泵柱塞腔空化机理研究

针对高速轴向柱塞泵内的空化问题,以某型号高速轴向柱塞泵为研究对象,搭建了其CFD数值仿真模型,研究柱塞泵旋转过程中的空化机理及演变规律。首先,对额定工况下柱塞泵的空化现象进行可视化分析,揭示空化的发生位置及在该位置处产生空化的机理;其次,以转速为变量,研究转速对空化的影响规律及其影响机理。结果表明:空化主要发生在柱塞腔内,充液率不足和流体漩涡影响是空化的主要原因;空化程度随着转速的升高而不断升高,这是由于流体流速的提高导致静压低,另一方面流体的离心力增大造成了充油率不足,同时还使流体进入柱塞腔的射流角增大;最后,根据空化机理对柱塞缸体底孔进行结构改进。在额定工况下,改进后柱塞腔内的空化程度与改进前相比下降了59.3%,空化抑制效果显著。     

正开口配流盘轴向柱塞变量泵输出特性预测

为了准确地预测正开口式斜盘轴向柱塞泵的流动特性,通过对单个柱塞的运动特性、过流面积、密封带、泄漏等重要影响因素进行分析。在此基础上,用MATLAB编程建立柱塞以及柱塞泵的流动特性方程,并且绘制过流面积曲线和密封带曲线。在输入结构参数后对柱塞泵流动特性进行仿真和分析,得到在不同转速以及压力条件下的泵的输出流量特性。通过比较分析可知,配流副之间的泄漏、滑靴副之间的泄漏、柱塞副之间的泄漏和三角槽的流量损失是影响柱塞泵容积效率的关键因素。当柱塞泵的出口压力增大时,泵的输出流量会有略微的下降,流量不均匀系数增加,容积效率下降,主要原因是由于出油口压力的增大使得摩擦副之间的泄漏量以及三角槽损失的流量增加。     

基于AMESim的三柱塞轴向柱塞泵的动态特性仿真

为研究三柱塞轴向柱塞泵的动态特性,在AMESim仿真软件中建立三柱塞轴向柱塞泵的虚拟仿真模型,通过仿真得出电动机在额定转速下柱塞的速度和位移特性曲线,以及泵的流量脉动、容积效率与曲轴转速的关系.研究结果表明,为了降低运动副的磨损,应合理选择柱塞速度;泵的容积效率受曲轴转速影响,故应将曲轴转速控制在合理范围内.     

双向柱塞泵双向缓冲槽结构优化设计

轴向柱塞泵的高低压切换通过配流盘结构实现,配流盘上的缓冲槽结构对于降低压力冲击与流量脉动至关重要。为了优化双向柱塞泵的缓冲槽结构参数,分析了缓冲槽结构对出口压力-流量特性的影响规律,计算了在单缓冲槽结构下柱塞泵转向调节时的压力-流量特性,得到优化构型。首先,对缓冲槽的构型与泵输出压力-流量特性的关系进行了理论分析,采用CFD方法对采用单向缓冲槽结构的整泵流场压力-流量特性进行计算,对缓冲槽结构参数与出口流量脉动特性的影响规律进行了研究;其次,对单向和对称式的缓冲槽结构的流场特性进行了计算,探究了在柱塞泵正、反转工况下,缓冲槽结构对配流特性的影响规律;最后,通过多目标优化算法寻优,计算缓冲槽的优化结构参数,降低了柱塞泵出口的压力-流量脉动。结果表明,对于需要同时应对正反转工况的柱塞泵结构而言,其配流盘缓冲槽结构需要采用轴对称构型,同时前后缓冲槽的结构参数保持一致将有助于获得更稳定的压力-流量特性;前后缓冲槽的优化后宽度角为82.3°,深度角为12.7°,优化后的压力脉动率为0.3%,流量脉动率为13.7%。     

阀配流水压柱塞泵的回冲射流及其容积损失

为揭示水压柱塞泵配流阀对泵容积效率的影响程度,设计了阀配流柱塞泵可视化实验装置。通过高速摄像系统清晰观测到柱塞泵中回冲射流现象及形态特征。以阀芯瞬态位移、泵腔压力实测数据为边界条件进行配流阀动网格流场仿真,并进行瞬时流量积分,获得了排水阀回冲射流引起的柱塞泵容积损失数值。结果表明:在1500 r/min转速下,回冲射流时长占柱塞排水周期的30%,约为6 ms,阀芯存在多次振荡且伴随着射流空化;回冲射流造成泵容积效率的损失约为5.3%。     

不同工况下涡旋泵空化与性能的数值模拟

针对涡旋泵建立了含有实际间隙的三维流体域模型,采用CFD技术对其进行了三维非定常模拟,研究了不同转角下的内部流场,分析了不同工况下的泵内空化现象及其性能.结果 表明:由于涡旋泵结构特点和运动方式,导致泵的2个工作腔内的流动具有不对称性;在吸液末期和排液初期,工作腔内产生较高的压力脉动,严重影响泵的稳定性;在高压差的作用...     

变转速工况对直线共轭内啮合齿轮泵容积效率的影响

随着液压技术向高压化、轻量化、节能化发展,直线共轭内啮合齿轮泵因具有结构紧凑、流量脉动小、使用寿命长、噪声小等优点,其应用领域逐步扩大。随着内啮合齿轮泵使用转速的变化,其容积效率也出现变化,为了获得内啮合齿轮泵转速对其容积效率的影响规律,采用液压油、纯水两种介质,通过数值计算的方法,研究内啮合齿轮泵转子域空化特性、对比分析出口体积流率。结果表明：随着转速上升,内外齿啮合最小容积腔及吸油口处气相体积分数增加明显,易引起空化、气蚀,从而产生噪声、振动等问题;当转速过高时,介质中的气体析出明显,易出现吸空现象,导致齿轮泵容积效率降低,纯水介质比46#液压油介质下的齿轮泵容积效率更低。因此,要改善高转速工况下的齿轮泵容积效率,需优化内啮合齿轮泵进油口流道,增加入口压力,提升内啮合齿轮泵高转速工况下的综合性能。     

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...     

高压叶片泵流量脉动CFD模拟

高压泵是液压系统中的核心设备,流量脉动是影响其输出稳定性的重要参数。针对液压系统双作用高压叶片泵,采用CFD方法对其内部流场进行了三维瞬态模拟,分析了不同工况对出口流量脉动及其性能的影响规律。结果表明：排油初期高压差的作用使得工作腔内会出现明显的回流现象,产生较高的流量脉动;随着叶顶间隙的增大,泵的流量脉动减小,但容积效率明显下降,间隙值为30μm时,容积效率仅为61.1%;流量脉动幅度随叶片数的增多而减小;吸液压力为0.1 MPa时的流量脉动率为0.2 MPa时的4.4倍,容积效率增大了5.6%。因此,提高吸液压力可以有效改善泵的流量脉动和容积效率。     

往复泵水头损失及空化现象的数值仿真优化

为减轻往复泵的水头损失及空化现象，以提高吸入性能，根据魏斯特法尔理论分析了泵阀运动特性，基于阀盘结构和活塞冲次等参量，提出了水头损失和空化量的优化模型。采用Fluent动网格技术进行动态数值模拟，分析了各参量对吸入过程水头损失和空化现象的影响及其发展过程，优选出了最佳阀盘结构参数和活塞冲次，可有效减小液缸内的水头损失，降低因阀盘开启滞后而产生的空化现象，改善泵的吸入性能和汽蚀现象。得出了往复泵吸入过程水头损失最小、活塞端面的空化量最小时的阀盘锥角及最优的工作冲次，为往复泵的吸入特性研究提供了参考依据。     

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。     

双向轴流泵装置性能预测与内部流动分析

对一采用S形叶片的双向轴流泵装置进行数值研究,在不同流量工况条件下分析泵的正、反向运转性能,对该泵的瞬时启动过程进行了监测并对泵内的非定常空化现象进行了分析。研究表明,正、反向运转时,泵的性能存在明显的差异,反向的扬程和效率均高于正向;在泵正向启动过程中,叶轮背面进口边产生空化区,反向运转时未发生明显的空化现象;两种运转模式下,叶轮进出口断面上压力脉动特征频率分布相似,但叶轮进口的压力脉动幅值较高。     

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。     

Experimental study on hydrodynamic performance of a cavitating centrifugal pump during transient operation

An experimental study has been carried out in order to analyze the cavitation of a centrifugal pump and its effect on transient hydrodynamic performance during transient operation. The transient characteristics of the centrifugal pump were tested under various suction pressure and starting conditions. In transient operation of continuous starting and stopping process, instantaneous rotational speed, head, flow rate and suction pressure of the pump were measured. The effect of cavitation on transient performance of the centrifugal pump during transient operation was analyzed, and then the effects of starting acceleration rate and suction pressure of pump on cavitation were presented. Results showed that the cavitation would be delayed during rapid starting period. However, in the condition of low suction pressure and high rotational speed, pump cavitation is inescapable even if the starting period is less than a second. After the serious transient cavitation occurred, the transient performance of centrifugal pump would decline obviously, and the instantaneous head of pump would fluctuate.