双斜盘阀配流轴向柱塞式液压电机泵配流特性和变量原理的研究

提出一种有别于常规阀配流泵的"斜盘转动而缸体不动"而采用缸体和配流阀一起旋转的双斜盘阀配流轴向柱塞式液压电机泵。建立该泵配流机构的数学模型,研究各种结构参数和工作参数对配流特性的影响,尤其是配流阀芯所受离心力对配流特性的影响。以仿真模型和得出的单个柱塞腔的压力响应曲线和输出流量曲线为基础,研究该类型泵流量脉动和侧向力脉动的特点,得出随着泵的工作转速增加,流量脉动和侧向力脉动都增大,当柱塞数量足够多时,柱塞数量的奇偶性在影响流量脉动上没有明显的区别,偶数个柱塞比奇数个柱塞产生的侧向力脉动要大。提出一种新型的阀配流轴向柱塞泵的变量调节方式,并研究该变量方式的原理和调节特性。样机泵的试验结果表明该泵的工作原理可行,进而展望双斜盘阀配流轴向柱塞式液压电机泵的应用前景。     

基于虚拟样机技术的轴向柱塞泵特性仿真

为了对柱塞泵的特性进行研究,以ADAMS为平台,结合Pro/E中建立的三维模型、ANSYS柔性化处理和AMESim中建立的液压系统模型,建立了HAWE V30型柱塞泵的虚拟样机.对配流盘位置与压力冲击,泵出口容积与压力脉动,柱塞运动特性和主轴应力应变进行了分析.基于虚拟样机技术的仿真研究,物理意义明晰,分析灵活方便,对于研究分析柱塞泵性能具有重要意义.     

基于虚拟样机的轴向柱塞泵动态特性仿真研究

为研究轴向柱塞泵的动态特性,理论分析了其运动特性和流量脉动特性,并基于ADAMS与AMESim软件建立了某型柱塞泵的虚拟样机模型。通过联合仿真得到了不同转速下的柱塞位移、速度、加速度曲线,不同转速、斜盘倾角下的流量脉动曲线,以及不同负载下的传动轴转矩、泵出口压力曲线。研究结果表明:为减小柱塞泵的振动与噪声,其转速应限制在一定范围内;适当提高转速、减小斜盘倾角可减小流量脉动。研究结果可为柱塞泵结构优化提供参考依据。     

直线电机驱动水液压柱塞泵运动规划及仿真分析

水液压柱塞泵是水液压系统的关键元件,由于水介质的理化特性差异导致其泄漏、摩擦磨损、腐蚀、气蚀等现象比油压柱塞泵严重,为解决传统斜盘式水液压柱塞泵流量脉动大的问题,提出了一种新型的直线电机驱动水液压柱塞泵结构。通过研究恒流量直线电机驱动柱塞泵的可行运动规划,选取了直线电机以三角波间隔T/4相位差的运动方案,以实现双直线电机双作用水压柱塞泵实际输出较小的流量脉动。应用AMESim软件,构建了两种不同配流方式的双直线电机双作用柱塞泵系统的仿真模型。仿真发现,柱塞配流电机柱塞泵相比阀配流,其压力和流量脉动很小,其压力脉动幅度小于2%,流量脉动率仅为0.008。     

基于EASY5的轴向柱塞泵建模与流量特性仿真研究

以CY14-1B型斜盘式轴向柱塞泵为研究对象,分析柱塞泵结构原理与柱塞运动规律,建立柱塞泵流量数学模型。利用MSC.EASY5软件搭建柱塞泵液压虚拟样机模型,进行流量仿真计算,与液压试验台测试结果对比,验证模型的准确性。在此基础上,仿真计算不同斜盘倾角、不同内泄量情况下柱塞泵流量特性曲线,仿真模拟结果与理论分析及实际情况基本一致。结果表明:应用EASY5软件可以准确有效的实现柱塞泵建模和仿真,为进一步研究柱塞泵故障诊断提供参考,对复杂液压元件虚拟样机建模具有借鉴意义。     

某型航空液压柱塞泵压力脉动优化设计

为解决飞机液压能源系统中液压柱塞泵压力脉动带来的危害,保证航空液压系统的工作稳定性,防止管路系统的损坏,以某型航空液压柱塞泵为研究对象,提出了基于配流盘包角和缓冲瓶容积的柱塞泵压力脉动优化设计方法,探究了柱塞泵压力脉动产生机理与配流盘包角设计原理。基于AMESim软件进行了柱塞泵压力脉动仿真分析,并通过试验进行了验证。结果表明:2号配流盘和240 mL缓冲瓶组合的压力脉动优化效果最佳。     

Impact of Typical Steady-state Conditions and Transient Conditions on Flow Ripple and Its Test Accuracy for Axial Piston Pump

The current research about the flow ripple of axial piston pump mainly focuses on the effect of the structure of parts on the flow ripple. Therein, the structure of parts are usually designed and optimized at rated working conditions. However, the pump usually has to work in large-scale and time-variant working conditions. Therefore, the flow ripple characteristics of pump and analysis for its test accuracy with respect to variant steady-state conditions and transient conditions in a wide range of operating parameters are focused in this paper. First, a simulation model has been constructed, which takes the kinematics of oil film within friction pairs into account for higher accuracy. Afterwards, a test bed which adopts Secondary Source Method is built to verify the model. The simulation and tests results show that the angular position of the piston, corresponding to the position where the peak flow ripple is produced, varies with the different pressure. The pulsating amplitude and pulsation rate of flow ripple increase with the rise of pressure and the variation rate of pressure. For the pump working at a constant speed, the flow pulsation rate decreases dramatically with the increasing speed when the speed is less than 27.78% of the maximum speed, subsequently presents a small decrease tendency with the speed further increasing. With the rise of the variation rate of speed, the pulsating amplitude and pulsation rate of flow ripple increase. As the swash plate angle augments, the pulsating amplitude of flow ripple increases, nevertheless the flow pulsation rate decreases. In contrast with the effect of the variation of pressure, the test accuracy of flow ripple is more sensitive to the variation of speed. It makes the test accuracy above 96.20% available for the pulsating amplitude of pressure deviating within a range of ?6% from the mean pressure. However, with a variation of speed deviating within a range of ?2% from the mean speed, the attainable test accuracy of flow ripple is above 93.07%. The model constructed in this research proposes a method to determine the flow ripple characteristics of pump and its attainable test accuracy under the large-scale and time-variant working conditions. Meanwhile, a discussion about the variation of flow ripple and its obtainable test accuracy with the conditions of the pump working in wide operating ranges is given as well.     

恒压控制轴向柱塞泵压力脉动动态特性

分析了恒压式轴向柱塞泵的运动特性和流动特性,建立了运动特性和流动特性的数学模型,在Simulation X软件中建立了恒压式轴向柱塞泵的参数化虚拟样机模型,并进行仿真运算,通过分析仿真结果,实现了对柱塞泵压力脉动及其冲击的预测分析.以力士乐A10VSO45恒压泵为试验对象进行动态试验研究,测量泵在不同条件下的压力变化和压力脉动,得出试验结果曲线,验证了仿真结果的正确性.     

凸轮和齿扇齿条复合驱动的新型往复泵仿真及分析

针对传统往复泵结构复杂、流量波动较大、凸轮驱动往复泵寿命短等问题,提出了一种凸轮和齿扇齿条复合驱动的新型往复泵,凸轮机构和齿扇齿条机构的交替工作驱动该往复泵的活塞做往复运动,使活塞呈现匀加速—匀速—匀减速的运动规律。建立了活塞的运动方程,并以三缸往复泵为例分析了往复泵的流量特性和相位误差角对流量脉动的影响,建立了凸轮和齿扇齿条复合驱动的三缸往复泵的动力学仿真模型,讨论了液力端载荷作用下活塞的运动特性。研究结果表明:凸轮和齿扇齿条复合驱动的三缸往复泵的流量脉动率仅为1.68%,已经达到曲柄滑块机构往复泵有空气包作用时的效果;相位误差对流量脉动存在一定影响,其大小应控制在±30′以内。仿真结果验证了所提出的凸轮和齿扇齿条复合驱动的新型往复泵的合理性与可行性。     

基于ADAMS柔性模型的轴向柱塞泵动力学仿真

提出一种基于ADAMS柔性接触碰撞模型的虚拟样机技术来更为准确的分析轴向柱塞泵柱塞等的动力学特性.     

Flow Ripple of Axial Piston Pump with Computational Fluid Dynamic Simulation Using Compressible Hydraulic Oil

The flow ripple, which is the source of noise in an axial piston pump, is widely studied today with the computational fluid dynamic(CFD) technology development. In the traditional CFD modeling, the fluid compressibility, which strongly influences the accuracy of the flow ripple simulation results, is often neglected. So a compressible sub-model was added with user defined function(UDF) in the CFD model to predict the flow ripple. At the same time, a test rig of flow ripple was built to study the validity of simulation. The flow ripple of pump was tested with different working parameters, including the rotation speed and the working pressure. The comparisons with experimental results show that the validity of the CFD model with compressible hydraulic oil is acceptable in analyzing the flow ripple characteristics. In this paper, the improved CFD model increases the accuracy of flow ripple rate to about one-magnitude order. Therefore, the compressible model of hydraulic oil is necessary in the flow ripple investigation of CFD simulation. The compressibility of hydraulic oil has significant effect on flow ripple, and the compression ripple takes about 88% of the total flow ripple of pump. Leakage ripple has the lowest proportion of about 4%, and geometrical ripple leakage ripple takes the remnant 8%. Besides, the influence of working parameters was investigated through the CFD simulations and experimental measurements. Comparison results show that the amplitude of flow ripple grows with the increasing of rotation speed and working pressure, and the flow ripple rate is independent of the rotation speed. However, flow ripple rate of piston pump grows with the increasing of working pressure, because the leakage ripple will increase with the pressure growing. The investigation on flow ripple of an axial piston pump using compressible hydraulic oil provides a more validity simulation model for the CFD analyzing and is beneficial to further understanding of the flow ripple characteristics in an axial piston pump.     

基于RecurDyn和AMESim的四配流窗口轴向柱塞马达多体动力学联合仿真分析

针对四配流窗口轴向柱塞马达实验成本高、研发周期长,提出了建立四配流窗口轴向柱塞马达虚拟样机仿真实验方法。首先利用RecurDyn和AMESim软件建立四配流窗口轴向柱塞马达的3D动力学模型和1D液压系统模型;利用ANSYS软件,对四配流窗口轴向柱塞马达部分几何模型进行模态求解,生成四配流窗口轴向柱塞马达模态柔性体(R-Flex)多柔体动力学模型;利用RecurDyn和AMESim软件间接口技术,实时传递与共享机械系统模型和液压系统模型间的关键参数信息,完成虚拟样机模型构建;最后通过动力学求解,得到四配流窗口轴向柱塞马达在不同工况下的动态应力应变,实现四配流窗口轴向柱塞马达虚拟样机仿真实验。为四配流窗口轴向柱塞马达的实验研究、特性分析、结构优化及疲劳可靠度预测等提供重要参考和依据。     

基于虚拟样机的发动机曲轴系动力学仿真分析

基于多刚体和柔性多体系统动力学理论,在虚拟样机软件平台下,针对分析问题不同的侧重点,建立了某型号发动机曲轴系多刚体和柔性多体动力学模型.仿真计算得到曲柄销载荷、活塞缸侧推力以及曲轴的扭转振动谱线等动力学参数.从一个角度证实了基于虚拟样机技术的发动机曲轴系动力学仿真分析的方便性与可靠性,并为发动机曲轴系的设计提供了依据.     

液压柱塞泵压力脉动函数的仿真分析

流量脉动会引起压力脉动,从而影响液压系统的工作性能,引起结构振动和辐射噪声,会造成液压元件和系统的疲劳破坏,因此仿真分析流量脉动和压力脉动函数对于有效抑制液压柱塞泵的振动和正确设计液压柱塞泵具有重要价值。笔者针对液压泵系统进行定量的振动与噪声分析时所必须具备的激励函数,首先,详细分析了液压泵系统的运行特性,采用傅里叶(Fourier)级数模拟液压泵系统激励函数;然后,建立了压力脉动函数模型;最后,模拟了压力脉动的函数曲线,解决了液压泵系统振动与噪声分析所必需的激励问题。该文为进一步研究液压柱塞泵的定量振动与噪声的响应提供了脉动激励描述,具有理论意义和实际应用价值。     

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。     

基于随机卷积核与孤立森林柱塞泵异常检测方法

液压柱塞泵出口压力脉动信号近似于周期信号,有比较明确的物理含义,携带着丰富的泵的健康状态信息,是柱塞泵健康管理比较理想的信号源。利用柱塞泵出口压力上的脉动成分,提出一种基于随机卷积核的柱塞泵异常检测方法,只需柱塞泵在正常工况下的压力脉动数据即可具备检测异常压力脉动数据的能力。该方法包括波形划分、异常数据段检测2个阶段：采用基于动态时间规整(Dynamic Time Warping, DTW)数据划分算法对柱塞泵压力脉动原始数据进行分割,获取压力脉动数据段以构建数据集;基于大量一维随机卷积核提取特征,获取正常状态下压力脉动数据段特征;使用孤立森林算法对基于随机卷积核提取的特征进行异常检测。该方法在真实数据集上的表现,表明其对于异常波形的判断有优异的表现,且查准率较单一孤立森林算法提升了6.3%。     

轴向柱塞泵流体噪声的研究现状

压力冲击和流量脉动是柱塞泵流体噪声研究的两个关键内容,通过对国内外学者在该领域的研究情况进行总结归纳,发现该领域的研究主要围绕着实现对柱塞腔压力特性的数学建模和优化以及柱塞腔压力冲击和泵出口流量脉动的试验测试方法展开,分析他们各自的研究方法以及研究中存在的优势和不足。对柱塞腔压力特性进行数学建模分析,对几条主要影响因素包括：油液可压缩性、节流效应、柱塞的运动特性、间隙泄漏、油液惯性以及含气量对弹性模量影响等进行理论分析,并提出动态模型的建模思路。此外,对流量脉动的测试原理进行数学分析;对现有的七种典型的流量脉动测试方法进行归纳整理,对相应的试验台结构特点如管道、传感器安装位置、传感器性能要求、加载装置、信号采集和分析系统等特点进行说明;对今后流体噪声的研究方向和发展趋势做出预测。     

直线电机驱动柱塞泵的运动规划研究

为了改善柱塞泵的流量特性,系统研究了恒流量直线电机驱动柱塞泵的可行运动规划。经计算,四电机双作用柱塞泵以三角波间隔π/2相位差或以间断式梯形波间隔π/2相位差为运动规划,是具有冗余功能的可行方案。应用AMESim软件,构建了四直线电机双作用柱塞泵系统的仿真模型。仿真实验发现,三角波曲线间隔π/2相位差的方案是实际流量脉动较小的优选运动规划。     

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。     

液压管网压力脉动的仿真研究

液压系统中存在的压力脉动影响系统工作性能。运用流体网络理论,分析压力阀支路、终端封闭串联分支管路的动态特性传输方程,采用传递矩阵法建立液压管网压力-流量传递函数模型。应用MATLAB软件,得到液压管网在模拟柱塞泵流量脉动输入信号激励下的压力脉动曲线,并与液压振动测试实验台实测结果进行对比。结果表明：仿真模型具有一定的准确性,频谱分析与实测结果一致,脉动幅值误差率为3.8%。