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。     

乳化液泵配流机理的理论研究与试验分析

利用流体可压缩性、流量连续方程及阀口流量公式建立了单柱塞腔流动特性方程；在考虑了重力、弹簧力、压差力、接触力及液动力基础上，建立了配流阀动力学模型；以排液歧管过流孔道为控制体积，建立了包含3个柱塞腔、蓄能器及负载的整泵流动特性方程。用AMESim软件创建了具有3柱塞结构的BRW125/31.5C型乳化液泵模型，将不同曲轴转速下的配流阀阀芯位移及泵出口压力的仿真值与试验值对比，验证了理论分析与仿真模型的正确性。结果表明：当该型号泵驱动电机输入频率分别为50， 40， 30 Hz时，上流量脉动率分别为1.25%，1.19%，1.37%，而下流量脉动率分别为1.76%，1.73%，176%；柱塞腔内流场在从低压向高压转换时存在压力冲击；在吸、排液行程转换阶段，存在流量倒灌现象。     

海水轴向柱塞泵配流方式的发展状况

讨论了端面配流海水泵、阀式配流海水泵的结构特点以及应用情况,并对国内外的研究成果进行综合分析,在此基础上,提出了柱塞配流这种新型配流方式的海水泵。该泵具有备端曲配流和阀配流泵的优点,同时又避免了两者的缺陷,应用前景十分看好。     

新型十字摆盘驱动式水液压轴向柱塞泵阀配流系统设计

针对一种新型十字摆盘驱动式水液压轴向柱塞泵的配流阀系统结构参数与泵转速、柱塞直径不匹配导致的容积效率不足的问题,搭建了该新型泵的ADAMS-AMESim固液耦合仿真模型。在额定转速下,分析了配流阀阀芯质量、弹簧刚度、弹簧预紧力、阀芯球面直径对其容积效率的影响,并对其配流系统进行优化设计。结果表明:新型泵的容积效率随着配流阀弹簧刚度、预紧力的增加而增加,随着配流阀阀芯质量、阀芯球面直径的增加而减少,且吸液阀结构参数的变化对容积效率影响大于排液阀。因此,在设计新型泵的配流阀时可适当提高阀芯复位弹簧刚度和预紧力,适当减小阀芯质量和阀芯球面直径,以提高新型泵的容积效率。     

阀配流式新型水压变量泵的动态性能仿真研究

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。针对水压泵换向冲击的问题,选用了比例方向流量阀,通过AMESim建立水压变量泵的仿真模型,结果显示改变比例阀的换向速度,能有效的降低换向冲击,减小流量输出的波动。并且对水压泵的配流特性进行仿真分析,结果显示,余隙容积越大,配流阀滞后越严重;适当减小配流阀阀芯的质量,提高弹簧刚度或预紧力,有利于提高配流特性。     

多柱塞阀配流往复式容积泵流量调节策略研究

为实现多柱塞阀配流往复式容积泵的流量调节,提出一种基于进液阀在排液行程内延迟关闭原理的流量调节策略。在未考虑柱塞副泄漏效应及配流阀启闭滞后效应前提下,首先借助柱塞运动规律得到了单柱塞腔无量纲化流量方程,并以此为基础建立了单柱塞腔无量纲化瞬时排出流量与排液阀滞后开启时长间的函数关系;之后,借助多柱塞泵的各个柱塞具有相同曲轴安装角度差的结构特点,得出了三柱塞泵整泵无量纲化流量与各自排液阀滞后开启时长间的函数关系;最后,基于功率平衡原理建立了流量调节策略。该策略的核心内容是以负载压力和电机功率计算得出负载所需流量,然后再解算出排液阀所需滞后开启时长及所对应的曲轴转角。以BRW125/31.5C型三柱塞乳化液泵为原型,基于AMESim软件创建了流量调节仿真模型,仿真结果表明：随着负载压力升高,负载液压缸输入流量逐渐降低;在达到压力调节阈值后,乳化液泵需0.25 s 完成流量调节过程。可为乳化液泵的负载敏感化改进设计及面向液压支架动作过程的稳压供液技术研究提供有益借鉴。     

球式配流阀内空化数研究

针对配流阀吸水过程发生空化带来水压泵容积效率低的问题，作者以表征空化特征的空化数为角度，分析了影响配流阀空化数变化的主要因素，开展了配流阀吸水过程相关实验和AMESim仿真研究。结果表明，泵腔内压力变化随工况不同而变化，全工况内的实验与仿真计算所得空化数变化趋势一致。利用阀配流系统模型综合对比了柱塞直径、柱塞行程、阀座锥角、入口直径、余隙容积各特征参数对空化数的影响，得出高转速下各因素对吸水空化程度的影响规律，结果发现，阀座锥角和入口直径不影响空化初始时间，阀座锥角变小后空化程度会有波动变化；柱塞直径和行程的大小只会影响空化发生的先后，并不改变最小空化数；余隙容积增大可显著减小吸水空化发生的时间。     

乳化液泵配流阀滞后性影响因素研究

为了研究乳化液泵配流阀运动的滞后性及平稳性,在AMESim中建立了液压仿真模型,着重考虑了系统结构参数及工作参数的影响,对配流阀的优化设计提供了改进依据。通过数值计算,对配流阀滞后引起的柱塞腔压力变化进行了讨论。结果表明：吸液阀关闭滞后和排液阀的开启滞后随曲轴半径、连杆长度、柱塞直径及吸液阀阀芯质量的增加而增大,随吸液阀弹簧刚度及预压力的增加而减小;而吸液阀的开启滞后时间和排液阀的关闭滞后时间随排液阀阀芯质量的增加而增大,随排液阀弹簧刚度的增加而减小。余隙容积越大,配流阀的开启滞后时间越长,而关闭滞后对其不敏感;此外,随着阀芯半锥角的增加,工作压力的提高,配流阀的滞后现象均随之减弱,而柱塞行程和排液阀弹簧预压力的变化对其几乎无影响。     

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%。     

吸液阀半锥角对乳化液泵泵头流场影响的研究

以矿用BRW350/31.5三柱塞乳化液泵为模型,应用计算流体力学软件进行数值计算,分析了吸液阀半锥角为30°、45°时,泵头内部吸液过程的流场。研究过程中,使用动网格技术,对配流阀和柱塞的关联运动进行动态模拟,得到柱塞在不同位置时,泵头内部的压力分布云图。数值模拟得到的压力变化图,为该类型泵的设计和改进提供更为直接的参考价值,具有一定的工程推广和应用价值。     

水液压柱塞泵的研究进展及展望

水液压泵是水液压传动系统的核心动力元件,柱塞泵是目前水液压泵的主流结构形式。该文对水液压柱塞泵的发展现状进行了分析概述,重点分析了阀配流和端面配流水液压柱塞泵国内外的研究进展,介绍了电磁直驱式水液压柱塞泵的研究现状,并对水压柱塞泵的发展趋势进行了展望。     

液压变压器瞬时流量特性分析

为了深入了解液压变压器高噪声产生的内在原因,对液压变压器的瞬时流量特性进行理论推导和仿真研究。通过理论推导建立液压变压器在不同配流盘控制角度和不同工作状态时瞬时流量的数学模型,并对其进行仿真分析。总结各槽口在不同工况下瞬时流量的变化规律,进而优化模型,并得到各槽口在不同工作状态时的瞬时流量脉动率。提出流量脉动率高是造成液压变压器高噪声的主要原因,在液压变压器试验研究中也得到液压变压器噪声要高于同基体结构相同转速下柱塞泵、马达的噪声的结论。研究结果揭示了液压变压器高噪声的主要原因,并为改善液压变压器的性能提供重要的理论依据。     

海水柱塞泵配流阀的设计与研究

分析了海水液压柱塞泵配流阀的结构形式、主要部件的参数计算和运动规律。结合海水介质的理化特性，讨论了配流阀的材料选择。     

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。     

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。     

Relation between pressure variations and noise in axial type oil piston pumps

Pressure variation is one of the major sources on noise emission in the axial type oil piston pumps. Therefore, it is necessary that the pressure variation characteristics of the oil hydraulic piston pumps be clarified to reduce the pump noise. Pressure variations in a cylinder at the discharge region and the pump noise were simultaneously measured with discharge pressures and rotational speeds during the pump working. To investigate the effects of the pre-compres-sion and the V-notch in the valve plate, we used the three types of valve plates. In this research, it is clear that the pressure variation characteristics of axial type oil piston pumps is deeply related to the pre-compression and to the V-notch design in valve plate. Therefore, we could reduce the pump noise by using the appropriate pre-compression angle and the notch design that are between the suction port and the discharge port in valve plate.     

水压柱塞泵(马达)配流盘的研究与仿真

介绍了柱塞泵 (马达 )配流型式的发展 ,对水压轴向柱塞泵 (马达 )力矩全平衡型配流盘进行了分析。通过数字仿真研究了配流盘结构对柱塞腔内压力的影响 ,发现减振槽及其过流面积对气蚀的产生有直接的作用 ,合适的吸入口压力或背压可减小泵或马达发生气蚀的可能性     

不同形式阀口对数字液压缸性能影响的研究

四通换向阀是数字液压缸重要的组成元件,其阀口形式和尺寸与数字液压缸动态响应特性息息相关。讨论了长方形、U形和三角形3种不同形式的阀口结构,建立其阀口等效通流面积数学模型,得到其流量特性曲线。使用AMESim软件完成了数字液压缸模型的搭建并定义阀口形式和结构参数,研究了不同形式阀口对数字液压缸动态特性的影响。研究结果表明:长方形阀口流量增益最大,因此在液压缸运动所需流量相同的情况下,长方形阀口阀芯位移最小,U形和三角形阀口阀芯位移是长方形阀口阀芯位移的1.59和2.38倍;液压缸稳定运行阶段,长方形阀口形式下的活塞位移误差为1.41 mm,比其他两种形式阀口小73%和110.6%,而长方形阀口时活塞最终位移误差为0.51 mm,比其他两种形式阀口小7.8%和15.7%。最后通过数字液压缸性能测试试验进行验证。     

Development of a novel two-dimensional(2D) three-way(3W) fuel flow control servo valve with constant pressure difference

To solve the problems of large volume, and low integration of traditional electro-hydraulic servo valve with constant pressure differential fuel metering device, a new two-dimensional three-way constant pressure differential fuel flow control servo valve (2D3WFFCSV) is developed. It innovatively adopts the advantages of lightweight of “two-dimensional hydraulic technology”, The constant differential pressure function and flow regulation function are integrated into a two-dimensional (2D) main spool with two degrees of freedom (rotational and axial degrees of freedom). The flow control process of 2D3WFFCSV is as follows: firstly, the armature of the torque motor and the two-dimensional piston are coaxially installed at the end of the two-dimensional piston, so the torque motor can directly drive the two-dimensional piston to rotate; secondly the “hydraulic servo screw mechanism”, which can amplify the power, is used to drive the two-dimensional piston to move in line; Finally, a pair of conversion mechanisms (roller group and spiral track conversion mechanism) are converted into the angular displacement of 2D main spool to control the area of flow valve port. The axial degree of freedom of 2D main spool realizes the function of constant differential pressure. To improve the flow control accuracy of the servo valve, the axial position of the 2D piston is detected by the linear displacement sensor (LVDT), and the signal is transmitted to the controller to realize the closed-loop control. To explore its open-loop characteristics, the mathematical models of torque motor, two-dimensional piston and main spool are established to obtain its open-loop transfer function. Then the AMESIM simulation model is built. To optimize the design of the system, through the dynamic simulation of the system, the influence of key parameters on the dynamic response of the system can be studied. An experimental study is carried out to verify the design feasibility of the servo valve. The experimental results show that under the condition of no-load and full-scale input, the closed-loop delay of the servo valve is 1.84%, the linearity is 2.14%, the step response time is 43 ms, and the dynamic frequency response is 38 Hz. The newly developed 2D3WFFCSV has the advantages of high integration, small size, light weight (801.5 g) and high response and control accuracy. It can replace the constant differential pressure, metering valve and hydraulic servo valve in the aeroengine fuel regulator.