考虑油液特性的齿轮泵内部流场仿真分析研究

为提高液压动力系统的可靠性和性能的稳定性,运用FLUENT软件对齿轮泵的二维内部流场进行了瞬态仿真分析,研究了油液的压缩性、黏度等特性对齿轮泵内部流场以及泵出口压力和流量脉动的影响。仿真结果表明:齿轮泵在运转过程中,内部油液的密度、黏度、温度和压力等随环境工况改变发生变化;在齿轮啮合处,油液会发生明显的气穴现象;在转速为600 r/min,负载压力为2.5 MPa时,泵出口的流量脉动特征值较不考虑时增大了1.2倍;经试验验证,泵出口压力脉动动态误差在4.2%以内,为开展齿轮泵的减振降噪及优化设计等方面的研究提供了有效的工具。     

斜盘式柱塞泵变量结构参数对脉动特性的影响

液压系统在工作过程中,由于阻尼和节流的影响会导致系统发热及压力流量产生波动。分析斜盘式轴向柱塞泵的工作原理,利用仿真软件AMESim建立柱塞泵系统模型,通过仿真计算出不同的阻尼孔孔径及油液黏度下的柱塞泵输出油液脉动系数并进行对比,总结出柱塞泵变量结构参数阻尼孔孔径及油液黏度对脉动特性的影响,为柱塞泵的应用研究提供参考。     

对置端曲面齿轮柱塞泵动态特性仿真研究

为了研究对置端曲面齿轮柱塞泵参数对泵动态特性的影响,根据端曲面齿轮柱塞泵工作原理,推导柱塞运动方程。利用Adams与AMESim软件建立对置端曲面齿轮柱塞泵联合仿真模型,通过联合仿真得到不同转速与偏心率下的柱塞泵出口流量与压力的相应曲线。结果表明：转速增大,泵出口流量与压力增大,脉动幅值与脉动频率增大;偏心率增加,泵出口流量与压力增大,脉动幅值增大,脉动频率不变。     

离合器液压供油系统压力脉动特性研究

建立湿式换挡离合器液压供油系统压力脉动数学模型与试验系统,利用Simulink对系统液压元件压力脉动进行仿真计算,分析了泵出口、精滤器入口和出口、溢流阀入口的压力脉动特性,研究了齿轮泵转速n和齿数z、油管直径D、溢流阀节流孔直径d对压力脉动的影响规律。仿真与试验结果表明:数学模型能有效反映系统压力脉动特性,脉动频率主要由齿轮泵输入流量脉动决定,脉动幅值随着油液流动方向降低;随着齿轮泵转速升高,压力脉动频率和幅值均线性增大;当齿数z大于10、节流孔直径d取2.5 mm时能有效降低压力脉动,对离合器供油系统的油管直径D取25~30 mm为宜。     

船舶疏水系统流量压力脉动特性研究

疏水系统在船舶中担任疏干排污等重要工作,其工作时产生的管道流量及压力脉动是系统产生振动噪声的主要原因。降低系统流量压力脉动、抑制系统噪声的关键之一是掌握系统流量压力脉动特性。通过分析低噪声柱塞泵的结构原理,结合疏水系统管道结构,建立完整的疏水系统仿真模型;通过试验台对仿真模型的准确性进行验证;最后基于仿真模型,对疏水系统特性及压力脉动的影响因素进行研究。结果表明：流量压力脉动主要作用频率为5 Hz和20 Hz;阀开度及管道长度对压力脉动影响较大,泵参数变化的影响较小,后续设计优化应优先考虑出口管道。     

带预压缩腔结构的柱塞泵出口流量分析及实验

以某型号带预压缩腔结构的高压柱塞泵为对象,建立该柱塞泵内部流体模型,利用计算流体动力学软件PUMPLINX对该柱塞泵内部流体动力学进行仿真,分析负载压力、转速以及不同的预压缩腔结构参数对高压柱塞泵出口流量脉动率的影响。结果表明:当预压缩腔节流孔直径分别为2、3和4 mm时,泵出口流量脉动率分别为39.87%、16.43%和17.67%;当预压缩腔节流孔跨度分别为5°、9°和12°时,泵出口流量脉动率分别为17.56%、13.21%和14.15%;当预压缩腔体积从200 cm^3增大至300 cm^3时,泵出口流量脉动率从22.67%减小至14.41%,当预压缩腔体积继续从300 cm^3增大至400 cm^3时,泵出口流量脉动率基本保持不变。该仿真结果为泵内部预压缩腔结构的设计与优化奠定了理论基础。最后对该高压柱塞泵进行了流量测试实验,实验结果与仿真结果一致,证明了仿真数据的正确性。     

基于位移协调控制的液压式压裂泵流体脉动抑制研究

针对液压式压裂泵多液缸输出流体脉动问题,分析液压式压裂泵脉动产生机制,在此基础上提出基于位移协调控制的液压式压裂泵脉动抑制方法,根据样机参数建立仿真模型,并在输出压力为55 MPa的工况下验证了仿真模型的正确性。在发动机输出最大功率、压裂泵输出最大流量工况下进行仿真。理论和仿真结果表明：基于位移协调控制的液压式压裂泵脉动抑制方法,通过实时检测各液压缸内柱塞的位移,一缸柱塞即将到位的信号除了控制自身减速停止外,还要控制另外一缸柱塞启动加速,使得两缸柱塞的减速和加速过程互相重叠,实现了液缸柱塞的强制有序换向,可显著抑制流量和压力脉动;在发动机输出最大功率、压裂泵输出最大流量工况下,输出流量脉动从25.45%降低到11.55%,输出压力脉动从46.58%降低到21.93%。     

基于MATLAB/Simulink的压裂泵流量脉动抑制研究

针对压裂泵流量脉动及压力脉动特性,提出蓄能器-增压缸组合式流体脉动抑制方法,并基于MATLAB/Simulink建立压裂泵及脉动抑制回路的数学模型,根据理论、仿真对比分析了该脉动抑制方法对流量脉动抑制效果。结果表明：蓄能器容积和预充气压力可显著影响流量脉动;当预充气压力为4 MPa、容积为6 L时,流量和压力脉动率分别从39.99%和76.93%降至2.47%和4.89%。     

双转子摆线泵流量特性分析及优化设计

基于传统的单转子摆线泵流量特性分析思路,确定了双转子摆线泵的基本流量特性曲线。针对泵体的流量脉动特性,对双转子摆线泵的设计进行优化,进一步减少双转子摆线泵的流量脉动,使泵体工作更加平稳。     

基于AMESim的脉动灌浆系统建模与特性分析

为了了解脉动灌浆系统的力学特性以及压力等参数的控制特性,通过对脉动灌浆系统组成和工作原理进行分析,基于AMESim仿真平台建立了脉动灌浆系统仿真模型。为了验证模型的正确性,将施工现场监测的输浆管道压力和流量数据与仿真模型的输出数据进行比较。结果表明：该仿真模型能够较为准确地模拟系统的动态曲线变化规律,压力及流量的平均相对误差分别为6.4%、7.6%,验证了模型的正确性。根据灌浆条件的变化,通过仿真模型分析,得到了不同的泵送频率、浆液黏度、管道长度等条件下的浆液管道内压力和流量特性的变化曲线。     

基于虚拟样机的双向非对称柱塞泵特性研究

根据柱塞泵的物理模型参数,分别在AMESim与ADAMS环境中构建了柱塞泵的液压模型与动力学模型,并通过二者的底层接口搭建起液固耦合的轴向柱塞泵虚拟样机模型。基于虚拟样机,研究EHA三油口非对称柱塞泵的正反旋向特性。结果表明：随着转速的提高,柱塞泵的出口流量脉动率降低;随着负载的增加,单柱塞所受轴向液压力升高,泵的输入转矩增加;反转情况下,柱塞通过三油口柱塞泵配流窗口之间的非死点过渡区域时会产生比正转时更大的流量脉动与压力超调。在此基础上,通过试验测试,验证了仿真结果及设计参数的正确性。     

高黏度齿轮泵运行与结构参数对泵内压力场影响

为解决高黏度齿轮泵普遍存在的噪声、寿命短等问题,针对影响泵内部压力场变化的因素进行研究,包括运行参数：介质黏度、转速、输出压力,结构参数：齿数。与普通齿轮泵相比,高黏度泵泄漏影响减弱,但困油现象引起的径向力不平衡、噪声高、寿命低的问题更加突出。通过CFD方法对高黏度齿轮泵输送介质过程中内部压力场进行全程模拟。结果表明:困油处压力变化范围随着介质动力黏度的增加而升高,升高速率与动力黏度呈指数关系,当动力黏度为3 Pa·s时,升高速率为 70 MPa/s,动力黏度为30 Pa·s时,升高速率达到 877 MPa/s;转速、输出压力与齿数的增加对泵内压力整体影响较小,但会引起困油处压力的迅速升高。“困油”问题是高黏度齿轮泵优化设计需要考虑的关键因素,合理增加卸荷槽尺寸、降低转速与出口压力、减小齿数是解决高黏度齿轮泵困油问题的有效途径。     

新型水压变量泵的脉动研究及控制

针对目前水压变量柱塞泵产品不成熟且成本高等缺点,突破传统斜盘式水压泵的设计理念,设计了一种新型水压柱塞变量泵。该泵由油压元件、简单的水压元件和机械机构集成,能实现变量泵高压大流量的应用要求。利用AMESim软件对整个系统进行了建模仿真,得到水压泵的流量曲线,在泵出口设置蓄能器进行水压泵的流量脉动控制。结果表明:蓄能器有效地控制了流量脉动,实现水压泵流量低脉动输出。     

基于MATLAB的六极并联齿轮泵优化设计及分析

针对普通外啮合齿轮泵流量脉动品质差、质量大、成本高等问题,设计一种六极并联齿轮泵。分析六极并联齿轮泵的结构及其工作原理;对六极并联齿轮泵的瞬态流量特性进行分析,推导其单周期内的流量曲线函数;建立基于流量脉动系数、流量脉动频率和泵体体积的数学模型,选取设计变量,确定约束条件,并利用MATLAB优化工具箱中fmincon函数对目标函数进行参数优化。最后对相同理论流量和额定进出口压差下的六极并联齿轮泵及普通外啮合齿轮泵进行瞬态流量仿真和齿轮泵特性计算,并将结果进行对比分析。仿真结果表明：在结构设计合理的情况下,六极并联齿轮泵在减小流量脉动,降低振动、噪声、质量和制造成本,提高工作性能和使用寿命方面具有重要作用。     

基于AMESim的单缸轴向约束活塞液压发动机流量脉动研究

单缸轴向约束活塞液压发动机作为一种新型的双元动力源,通过活塞销与柱塞的直接连接和保留传统发动机的曲柄连杆机构,使其可以同时输出液压能和旋转机械能,而且在机-液能量转化上,缩短动力传递链,减小能量损失,但是单缸发动机工作存在不稳定性,容易引起输出高压油的流量脉动较大。通过AMESim仿真软件搭建单缸轴向约束活塞液压发动机机-液工作仿真模型,对机-液动力传递链中的柱塞运动特性、泵腔流量特性、输出液压油脉动特性进行研究,仿真结果表明：柱塞运动以及泵腔的流量特性满足液压发动机设计要求,通过蓄能器的合理选用使输出液压油流量脉动得到较大改善。