基于Pumplinx的斜盘式轴向柱塞泵缸体优化分析

柱塞泵是工程机械液压系统中十分重要的动力元件,依靠柱塞在缸体孔内做往复运动时产生的容积变化进行吸油和压油。斜盘式轴向柱塞泵的缸体一般呈柱形,其柱塞中心线平行于缸体的轴线。这种结构在同等流量输出下,缸体的体积会较大。该文以斜盘式轴向柱塞泵为例,对泵的局部结构进行改进。主要是对缸体进行了优化设计,从原先的直缸直腰式柱形缸变为斜缸斜腰式锥形缸体,以及将常用的滑靴包覆柱塞的结构形式改为柱塞包覆滑靴的结构形式等.在泵体相同体积大小的情况下,轴向柱塞泵的流量特性和自吸性能得到提高。运用泵专用软件pumplinx进行仿真对比缸体结构中斜缸斜腰角度,得出使柱塞泵整体性能最佳的组合。并通过建立斜盘式轴向柱塞泵的锥形缸体结构数学模型,根据缸体结构参数的调整与组合,得出满足工况使用要求,并达到缸体刚度与强度等条件的锥形缸体泵模型。研究结果对柱塞泵的结构设计有一定的参考价值。     

工作参数对斜柱塞轴向柱塞泵流量特性的影响

针对斜柱塞轴向柱塞泵流量特性随工况参数变化而变化的特点,以A4VSO40变量斜柱塞轴向柱塞泵为研究对象,依据其工作过程中柱塞的空间位置关系,建立了其运动学方程,阐明了其单柱塞位移、速度等变量与斜柱塞轴向柱塞泵结构参数之间的关系,再利用AMESim平台,搭建出斜柱塞轴向柱塞泵仿真模型,深入分析了斜盘倾角、主轴转速、工作压力对其流量脉动特性的影响,其结果表明,主轴转速与斜盘倾角增大,其平均流量和脉动幅值增大,但脉动率减小;工作压力增大,其平均流量、脉动幅值、脉动率都减低。     

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。     

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。     

斜盘式柱塞泵结构参数对脉动特性的影响研究

通过对斜盘式轴向柱塞泵工作原理进行分析,利用仿真软件AMESim建立了柱塞泵系统模型,通过仿真计算出不同排油腔大小的柱塞泵输出油液脉动系数并进行对比,同时比较不同工况下的脉动系数,最终总结出柱塞泵结构参数对脉动特性的影响,为柱塞泵的应用提供参考。     

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。     

变转速变排量双控轴向柱塞泵脉动特性及噪声研究

基于对斜盘式轴向柱塞泵的理论分析,利用AMESim软件建立变排量柱塞泵模型。在同负载条件下,通过变转速和变排量调节对泵的压力脉动特性进行仿真测试及试验验证,得到仿真和试验曲线基本吻合,验证模型的准确性。并在此基础上根据试验及仿真数据,在相同负载和不同负载下,对采用转速、排量调节相组合情况下泵的压力脉动特性进行比较分析,结果表明随泵转速或排量变大,泵的压力脉动幅值均增大,在独立控制、同流量输出情况下,排量调节比转速调节脉动幅值大;在双控方式下,采用高转速、低排量方式压力脉动幅值最小,功率最大。进一步地,从噪声角度对泵特性进行分析,结果表明在转速、排量独立调节情况下,系统噪声的变化趋势与压力脉动一致;在同负载同流量、变转速和变排量相组合的液压系统中,系统噪声变化与压力脉动变化趋势恰好相反。在同负载同流量下对试验和仿真数据进行对比分析,仿真模型中高转速与低排量组合的压力脉动小,试验曲线中低转速与大排量组合电动机输入功率小,系统噪声低。通过以上分析研究,为变转速和变排量双控理论研究和工程应用提供了技术支撑。     

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。     

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。     

流量控制阀不同配流形式的研究

根据液压控制和流体力学仿真的原理,用MATLAB/Simulink作为仿真工具,建立电液比例斜盘式轴向变量柱塞泵的控制模型,对变量柱塞泵的流量控制阀不同配流形式进行了仿真研究,分析了泵内阀的关键参数对其工作特性的影响.     

一种新型伺服直线泵的设计与实验

多电技术成为了飞机未来发展的一大趋势,是当下研究的热点,功率电传电静液作动系统是其核心技术之一。目前已有的或是正在研发的电静液作动器,主要采用旋转伺服电机驱动轴向柱塞泵的架构作为核心能源。轴向柱塞泵虽结构成熟,但却存在着摩擦磨损限制使用寿命,惯性较大限制响应速度,结构复杂难以余度配置等缺点。针对静液伺服传动设计了一种由电磁式直线振荡电机驱动的直线活塞泵,应用协同配流结构,保留原有的泵结构优势的同时,可突破性的提升伺服传动性能。研究搭建了直线泵的仿真模型,验证了该伺服直线泵的基本功能。     

斜盘型轴向柱塞马达柱塞受力分析

液压马达作为液压控制系统主要输出执行元件之一,它的性能对整个系统的性能有着重要的影响,因此对它的性能分析有着重要的意义。柱塞副是轴向柱塞马达中关键的摩擦副之一,该文对斜盘型轴向柱塞马达的柱塞副进行了受力分析。文中建立了柱塞副在不同转角位置时受力分析的数学模型,并针对某一马达进行实例分析,为柱塞副结构优化设计提供了参考。     

电液比例变量柱塞泵闭环系统压力特性仿真

通过对电液比例斜盘式轴向变量柱塞泵闭环系统压力控制的数学建模，利用MATLAB／Simulink进行动态仿真，直观的分析了系统的静态特性、动态特性，为电液比例斜盘式轴向变量柱塞泵结构的设计、参数的优化提供了一些可靠的理论依据。     

The high response and high efficiency velocity control of a hydraulic injection molding machine using a variable rotational speed electro-hydraulic pump-controlled system

High response and high efficiency velocity control of a hydraulic injection molding machine (HIMM) is requested especially for the process of high-tech industries, such as CD and DVD disks, plastic optical lens, light guide plates, etc. Instead of the hydraulic valve-controlled systems that have the problem of low energy efficiency but have been used widely in today’s HIMMs, the paper develops a high response and high energy efficiency electro-hydraulic pump-controlled system driven by a variable rotational speed AC servo motor for achieving high response and high efficiency velocity control in HIMMs. A constant displacement axial piston pump combined with the AC servo motor is developed in this research as the high response electro-hydraulic pump-controlled system for the HIMMs. For that, the control strategy, signed-distance fuzzy sliding mode control (SD-FSMC) is developed to simplify the fuzzy rule base through the sliding surface for practical applications. The developed high response variable rotational speed electro-hydraulic pump-controlled system controlled by SD-FSMC is implemented and verified experimentally for velocity control with various velocity targets and external loading conditions. Furthermore, the energy efficiencies of different experiments are analyzed and compared precisely by the power quality recorder used to measure the electrical power consumed by the AC servo motor.     

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。     

Output characteristics of a series three-port axial piston pump

Driving a hydraulic cylinder directly by a closed-loop hydraulic pump is currently a key research area in the field of electro-hydraulic control technology,and it is the most direct means to improve the energy efficiency of an electro-hydraulic control system.So far,this technology has been well applied to the pump-controlled symmetric hydraulic cylinder.However,for the differential cylinder that is widely used in hydraulic technology,satisfactory results have not yet been achieved,due to the asymmetric flow constraint.Therefore,based on the principle of the asymmetric valve controlled asymmetric cylinder in valve controlled cylinder technology,an innovative idea for an asymmetric pump controlled asymmetric cylinder is put forward to address this problem.The scheme proposes to transform the oil suction window of the existing axial piston pump into two series windows.When in use,one window is connected to the rod chamber of the hydraulic cylinder and the other is linked with a low-pressure oil tank.This allows the differential cylinders to be directly controlled by changing the displacement or rotation speed of the pumps.Compared with the loop principle of offsetting the area difference of the differential cylinder through hydraulic valve using existing technology,this method may simplify the circuits and increase the energy efficiency of the system.With the software SimulationX,a hydraulic pump simulation model is set up,which examines the movement characteristics of an individual piston and the compressibility of oil,as well as the flow distribution area as it changes with the rotation angle.The pump structure parameters,especially the size of the unloading groove of the valve plate,are determined through digital simulation.All of the components of the series arranged three distribution-window axial piston pump are designed,based on the simulation analysis of the flow pulse characteristics of the pump,and then the prototype pump is made.The basic characteristics,such as the pressure,flow and noise of the pumps under different rotation speeds,are measured on the test bench.The test results verify the correctness of the principle.The proposed research lays a theoretical foundation for the further development of a new pump-controlled cylinder system.     

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。     

电驱动挖掘机流量匹配系统动臂特性研究

以6 t液压挖掘机动臂为研究对象,提出伺服电机驱动定量泵的流量匹配控制系统。在SimulationX中搭建伺服电机仿真模型,通过与伺服电机响应特性试验结果对比,验证伺服电机模型的准确性;建立液压挖掘机动臂机械结构多体动力学与电液系统的联合仿真模型,仿真分析了不同控制方式下,动臂的运行特性和能耗特性。结果表明,与负载独立流量分配(LUDV)系统相比,采用伺服电机驱动定量泵流量匹配控制的动臂能耗降低约13.6%。     

A study on the pressure ripple characteristics in a bent-axis type oil hydraulic piston pump

To improve the performance of a bent-axis type axial piston pump driven by tapered pistons, it is necessary to know the pressure ripple characteristics. The purpose of this paper is to understand the effect on the pressure ripple characteristics, and to predict by comparing experimental and theoretical analysis results. The simulation model of a bent-axis type axial piston pump is developed in the AMESim environment using the geometrical dimension, and the driving mechanism of the piston pump, such as the stroke of pump, the velocity of piston, the instantaneous volumetric flow, the overlap area of valve plate opening to cylinder bore, the angle of notch, and so on. The results show that theoretical analysis results of the bent-axis type axial piston pump by using the AMESim approximate the pressure ripple characteristic of the test pump, and through this, simulations can be obtained that predict the performance characteristics of a bentaxis type axial piston pump.     

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。