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。     

恒流量泵凸轮接触应力计算

根据恒流量往复泵柱塞运动规律的要求，推导、计算了恒流量泵凸轮的廓线、压力角、展角等重要参数；考察了用有限单元法计算凸轮接触应力的可行性，并计算凸轮曲率突变点的应力，解决了常规算法计算不了的问题。计算表明：凸轮曲线曲率突变造成接触力增大，使凸轮整体寿命降低42％以上，是引起凸轮过早破坏的主要原因。     

新型1640 kW立式六缸钻井泵主要技术参数的研究

针对目前国内卧式往复钻井泵存在的问题,新型立式六缸钻井泵动力端采用具有特殊轮廓的圆柱凸轮机构取代传统的曲柄连杆机构,可实现流量均匀、压力波动率小和流量脉动小的运动规律,相对于传统同类型往复泵具有结构简单、体积小和质量轻等特点。通过分析计算,对新型1 640 kW立式钻井泵主要技术参数予以优化确定,为研制提供参数依据。     

恒流量四缸径向往复式柱塞泵动力端运动学与仿真分析

在传统的四缸径向往复式柱塞泵动力端原理的基础上,提出了新的径向恒流量往复式柱塞泵动力端的方案。新柱塞泵动力端主要由四边形轨迹机构和变比传动机构组成。针对此动力端中存在的问题提出了解决方案。使用Creo软件建立其简化模型并进行仿真,结果表明,此恒流量柱塞泵动力端可以实现恒流量输出的目的。最后展望基于此动力端今后的研究方向。     

双面凹槽凸轮除冰供液泵的设计

针对当前民航传统曲柄连杆机构除冰往复泵存在的脉动、冲击等问题,设计了一种新型双面凹槽凸轮除冰供液泵。凸轮是该新型泵的核心驱动机构,双面开设凹槽,去除了传统的复位框架,简化了结构;两面凹槽呈90°相位分布,可使各缸流量耦合,实现系统的恒流量输出。活塞杆运动采用摆线规律,消除了冲击。运用解析法求得凹槽轮廓曲线方程,并对主要承载部件进行了设计。该新型泵结构简单,具有优良的输送性能。     

三缸单作用柱塞泵动力端结构参数对液力特性的影响研究

三缸单作用往复泵是广泛使用的流体输送设备,其动力端结构参数对泵的液力特性影响较大。在柱塞泵动力端运动及受力分析的基础之上,分析了动力端连杆比结构参数对压力参数的影响,以及对流量脉动特性的影响,为三缸单作用往复泵的优化设计提供借鉴参考。     

高压入口往复泵的优化设计

针对往复泵进口压力过高所产生的问题,通过对往复泵动力端润滑液压平衡机构、性塞密封副、进出口组合阀结构的分析研究,提出了高压人口往复泵独特的结构设计特点,同时结合现场使用情况给出了最适用的场合和工况。     

恒流量泵凸轮副润滑

本文依据弹流润滑理论,对胜利油田三次采油注聚合物用恒流量三缸往复泵凸轮副润滑状态进行了分析。凸轮副的卷吸速度是凸轮面绝对速度与接触点相对移动速度的组合。在纯滚动时凸轮副推程区的最小油膜厚度为1.63μm,纯滑动时最小油膜厚度为0.93μm。凸轮副膜厚比小于1,凸轮副的润滑状态为边界润滑,使凸轮表面易产生粘着效应和犁沟效应。最后根据膜厚比λ＞ 1．5对润滑油的性能和凸轮副的加工提出了要求。     

滚子半径对凸轮机构工作特性的影响

从动件端部的形式和结构尺寸对凸轮机构的工作特性有很大影响,讨论了滚子半径的大小对凸轮机构的运动特性、动力特性、润滑等几个方面的影响。     

双面凹槽凸轮泵的流量脉动分析

民航地面除冰系统中选用往复泵作为供液动力装置,以保证高黏度除冰液的物理化学性质。为抑制往复泵的流量脉动,设计了一种新型双面凹槽凸轮泵。该新型泵采用空间对称的布局方式:凸轮端面设置由多段曲线拟合轮廓形成的凹槽,两端面的凹槽轮廓呈90°的相位差;两组液压缸沿凸轮径向对称排列。修正正弦运动规律,设计出"正弦加速—等速—正弦减速—静止"的新型运动规律。采用解析法建立双面凹槽凸轮的轮廓曲线数学模型,对活塞杆进行运动学分析,进而精确设计凸轮的轮廓曲线。仿真分析双面凹槽凸轮泵的流量特性,对比试验数据,验证了该新型泵能有效地降低流量脉动。该研究有利于民航地面特种设备的研制。     

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。     

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...     

联体泵-马达壳体内流场功率损失特性

联体泵-马达工作过程中由于流场功率损失过大,造成摩擦副磨损、压力供给不足、旋转部件发热等问题,降低整机的可靠性和寿命。采用了Mixture多相流模型及自编程的网格变形运动控制程序,建立了联体泵-马达壳体内部流场功率损失特性数值仿真模型。通过分析连体泵-马达壳体内油-空气两相流场中涡结构和湍流参数,揭示了壳体内流场功率损失产生机理及分布特性,并研究了转速和泵斜盘倾角对功率损失的影响规律。结果表明:流场涡结构及湍动能较高区域均集中在柱塞及缸体转动区域,该区域的搅拌损失占比为98.91%,湍流耗散损失占比为60.66%,是壳体内流场功率损失主要来源区。转速的增加导致流场湍动能升高,流场总损失增加;转速从955 r/min增大至3000 r/min后,流场总损失增加了1441.36 W。泵斜盘倾角的变大,使马达侧转速增加,流场更紊乱,流场总损失增加;泵斜盘倾角从0°增大至17.5°,流场总损失增加了1077.04 W。     

Experimental study of the influence of flow passage subtle variation on mixed-flow pump performance

In the mixed-flow pump design, the shape of the flow passage can directly affect the flow capacity and the internal flow, thus influencing hydraulic performance, cavitation performance and operation stability of the mixed-flow pump. However, there is currently a lack of experimental research on the influence mechanism. Therefore, in order to analyze the effects of subtle variations of the flow passage on the mixed-flow pump performance, the frustum cone surface of the end part of inlet contraction flow passage of the mixed-flow pump is processed into a cylindrical surface and a test rig is built to carry out the hydraulic performance experiment. In this experiment, parameters, such as the head, the efficiency, and the shaft power, are measured, and the pressure fluctuation and the noise signal are also collected. The research results suggest that after processing the inlet flow passage, the head of the mixed-flow pump significantly goes down; the best efficiency of the mixed-flow pump drops by approximately 1.5%, the efficiency decreases more significantly under the large flow rate; the shaft power slightly increases under the large flow rate, slightly decreases under the small flow rate. In addition, the pressure fluctuation amplitudes on both the impeller inlet and the diffuser outlet increase significantly with more drastic pressure fluctuations and significantly lower stability of the internal flow of the mixed-flow pump. At the same time, the noise dramatically increases. Overall speaking, the subtle variation of the inlet flow passage leads to a significant change of the mixed-flow pump performance, thus suggesting a special attention to the optimization of flow passage. This paper investigates the influence of the flow passage variation on the mixed-flow pump performance by experiment, which will benefit the optimal design of the flow passage of the mixed-flow pump.     

负流量恒功率变量泵建模及系统特性分性

应用大型液压系统仿真软件AMESim10.0建立了负流量恒功率控制变量泵模型。通过设置不同的变量活塞缸反馈力,得出其对于系统溢流量及工作流量响应时间的影响;通过设置不同的恒功率点及压力切断点,得出系统可变调节能力大小;通过设置系统不同的负流量信号,比较得出变量泵在不同功率曲线下运行的能力。研究结果表明,变量泵系统符合样本泵特性;变量活塞缸反馈力增益越大,系统溢流量越大,响应时间越短;通过负流量控制,能够使恒功率泵多种工作功率曲线得以实现。     

恒功率变量柱塞泵动特性仿真与研究

基于AMESim软件建立了恒功率变量柱塞泵的仿真模型,调节仿真参数后的压力—流量特性曲线与样本曲线接近,验证了仿真模型的正确性,并通过所建模型分析得出了负载变化、换向阀开度对于恒功率控制柱塞泵变量的影响,为恒功率控制柱塞泵的优化设计提供了理论依据。     

基于转矩控制的定排量恒压电液动力源运行特性

通过协调电液动力源转速和排量可以提升其能效,也是目前电液动力源的研究热点,随着变频和伺服技术的发展,变转速电液动力源也越来越多地应用在工业生产和航空航天装备中。目前,电液动力源实现流量控制可以采用变排量控制,也可以采用变转速控制,这两种控制方式已非常成熟,应用也较多。但在压力控制中,还往往只能依赖液压泵变排量控制结合压力反馈实现压力控制机能,采用变转速控制压力时,难以适应负载流量随机快速变化工况。为此,提出采用高效率的伺服电动机直接驱动定量泵,进一步提出基于转矩控制和转速补偿的压力控制方案,在负载压力变化时,无需控制电动机转速,具有动态响应快、系统结构简单的优点。通过理论分析和试验研究,结果表明,采用设计的方案可以很好地实现压力控制,在相同条件下,与常规恒压变量泵相比,压力响应时间从160 ms降低到50 ms,响应速度远超国际同类恒压控制泵。     

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。     

注塑机电液控制系统能量效率对比研究

在同一注塑机上,对采用异步电动机驱动定量泵、变转速异步电动机驱动定量泵、异步电动机驱动变量泵、变转速异步电动机驱动变量泵、交流伺服电动机驱动定量泵,5种电液控制方案加工同一制品的能量效率进行理论分析和试验对比。建立不同控制回路电动机和液压泵功率传输数学模型,绘制出能量特性曲线,分析对比注塑机工作在保压和冷却工况下,液压系统和电动机驱动系统功率消耗。研究结果证实,在部分负载和空载工况,异步电动机驱动定量泵系统存在大的溢流、节流损失,效率低;在此基础上引入变转速控制,包络系统所需的流量,可减少电动机功率消耗,提高系统效率,能量效率与异步电动机驱动变量泵相当;异步电动机驱动变量泵系统,可完全消除液压系统的溢流损耗,但电动机仍存在较大的空转损耗,在此基础上引入变转速控制,使电动机输出功率与液压负载相匹配,可进一步提高能量利用率26.5%;研究也表明,采用交流伺服电动机驱动的定量泵系统能量效率最高,较异步电动机驱动的定量泵系统节能88%,并且结构简单、动态性能好。