基于串联式轴向柱塞泵转位角降噪方法仿真

提出基于串联式轴向柱塞泵转位角的降噪方案.建立轴向柱塞泵理论模型以分析轴向柱塞泵噪声的产生机理,对比仿真结果和从流量脉动测试试验台测试得到的实验结果,表明理论模型具有高精度.分析转位角对轴向柱塞泵出口流量脉动率、出口流量及斜盘转矩脉动幅值的影响.通过优化转位角,使其降低轴向柱塞泵噪声激振源强度达到效果最佳.分析轴向柱塞泵负载压力和工作转速对基于串联式轴向柱塞泵转位角的降噪效果的影响.研究结果表明,由于2个转子结构的激振源波形具有固定相位差,在波形叠加时产生平均效应,与同排量传统单轴向柱塞泵相比,具有转位角的串联式轴向柱塞泵的出口流量脉动降低55%以上、斜盘转矩脉动降低65%以上,且降噪效果受工作参数的影响相对较小.在激振源强度大幅度降低的同时,轴向柱塞泵的功率密度基本上不受影响.     

基于AMESim的轴向柱塞泵动力特性研究

针对轴向柱塞泵存在的结构复杂、自吸能力差、对油液污染敏感、精密偶件的加工成本高、轴向柱塞摩擦损失大等问题,本文阐述了轴向柱塞泵的工作原理与结构特点,对轴向柱塞泵的工作原理和工作受力情况的特征和运动进行分析。同时,基于AMESim平台,建立关键部件仿真模型,通过改变柱塞泵模型参数,对不同柱塞直径以及不同斜盘倾角下,柱塞泵流量和运动速度的变化进行仿真,得出流量脉动和柱塞运动速度波动特性曲线,最后对轴向柱塞泵进行实验验证。该研究为轴向柱塞泵的进一步实验设计提供了理论依据。     

基于SVR的轴向柱塞泵配流盘三角槽结构优化

为优化轴向柱塞泵的输出动态特性,提出了一种基于支持向量回归机(SVR)的柱塞泵配流盘三角槽结构优化方法。首先,根据轴向柱塞泵的工作原理对其输出特性进行建模,并通过试验对仿真模型的准确性和可行性进行验证,试验与仿真结果误差约为0.31%,理论模型与试验具有较好的一致性。然后,通过计算获取不同配流盘三角槽结构条件下的样本数据,基于SVR模型找出柱塞泵出口流量脉动与三角槽的深度角、宽度角间的对应关系,计算得到深度角与宽度角的最优解分别为11.2°和51.7°。最后,在相同工况条件下,将三角槽结构优化前和优化后计算结果进行对比分析,结果显示,柱塞泵优化后的流量脉动相比优化前降低了1.87%,为制作新产品缩短了研发周期和成本。     

水压轴向柱塞泵配流盘预升压角

为了调查流量特性,以水压轴向柱塞泵为研究对象,在考虑预升压角的作用和关键摩擦副泄漏的前提下,建立了泵实际输出流量的数学模型,对配流盘的结构参数进行了设计计算.运用PumpLinx软件对不同预升压角下泵的流场进行了数值模拟,对泵的流量特性进行了分析.研究结果表明:水压轴向柱塞泵在排水过程中,会产生流量倒灌现象,使得单个柱塞腔内的压力和流量以及泵的输出流量产生脉动.增大预升压角可以增长柱塞腔内部流体的预压缩时间,减小柱塞腔内部和泵出口的压力差,从而减少柱塞腔的流量倒灌量,降低柱塞腔内的压力和流量脉动.适当增大预升压角有利于提高泵的流量特性,预升压角取20°时,泵的流量特性最佳.但预升压角超过20°时,预升压区和预卸压区流量倒灌的叠加会导致泵出口的流量脉动增大.     

基于螺旋理论的钢带并联机器人力学特性数值分析

为了克服传统的并联机器人工作空间较小、奇异性与运动学正解分析复杂的缺点,拓宽并联机器人的应用领域,提出一种新型的六自由度钢带并联机器人机构形式.阐述了钢带并联机器人结构组成、工作原理、钢带运动副关键技术,并对不同结构的钢带进行了有限元分析,得到结构参数改变时钢带能承受的失稳力.基于螺旋理论建立了钢带并联机器人力学模型,对刚带并联机器人受力进行数值计算,得到钢带并联机器人不同位姿与结构对各钢带受力的影响规律,为优化钢带并联机器人的结构与运动参数提供理论依据.研究结果表明：弯曲截面结构的钢带承压能力较好,钢带失稳力随钢带圆弧截面中心角、钢带厚度增大而增大,随钢带长度增大而减少.其他结构参数一定,载荷力为400 N时,动平台外接圆半径为210 mm,动平台沿Z轴运动范围受卷筒装置中钢带长度的限制,沿Y轴运动范围为-745~680 mm,沿X轴运动范围为-675~675 mm,动平台绕Z轴旋转角度范围为-87 °~87 °,绕Y轴旋转角度范围为-77 °~77 °,绕X轴旋转角度范围为-90 °~66 °.     

无阀微泵非稳态特性及整流效率仿真

根据能量耗散和压强降低原理,分别研究了扩张/收缩管无阀微泵所处非稳态情况下流量变化与总压损失和压强损失之间的关系.为获得扩张/收缩管组件内流体流动在谐波压强下的非稳态响应特性,利用有限元软件在不同Womersley数以及压强幅值分别为10、30、50 kPa条件下对扩张角为7.0°、9.8°、13.0°的扩张/收缩管组件进行数值模拟.仿真结果显示,Womersley数越大,流量变化相对于压强的滞后越大,压强幅值越大,流量变化相对于压强的滞后越小.当压强幅值为30、50 kPa,Womersley数相对较小时,在扩张管组件内会有流量峰值随Womersley数的增加而递增的现象出现.随着驱动频率的变化,整流效率存在一峰值,且压强幅值越大整流效率的峰值以及峰值处对应的Womersley数也越大.     

面向舰船应用的直线电机泵控制策略及振动试验研究

为了解决传统船用泵振动噪声大、流量脉动高以及控制方式单一等问题,提出了一种新型直线电机驱动柱塞泵结构.以直线电机驱动柱塞泵系统为研究对象,研究了直驱泵的恒流量工作原理,构建了不同运动曲线的数学模型,仿真分析了直线电机对于不同运动控制模式和运动曲线的动态响应特性,并经过样机试验验证了控制策略的可靠性及减振效果.试验结果表明:基于Labview的速度规划控制程序具有良好的操控特性,直线电机的速度特性满足直驱柱塞泵高频高速往复运动的要求;泵用电机以PVT运动模式下三角波和S形波速度规划运行,直线电机最大跟随误差为87.5μm和91μm,均小于Spline运动模式下的三角波和S形速度曲线,有利于减小直驱柱塞泵组合流量的脉动和系统振动;试验系统的振动幅值在径向得到了约70%的削弱,其他方向也有较好的减振效果,验证了直驱柱塞泵系统以三角波/PVT模式运行时振动响应特性较为良好,系统振动得到了较大程度的削弱.     

双侧驱动轴向柱塞马达扭矩脉动分析

为研究新型液压执行元件双侧驱动轴向柱塞马达的扭矩脉动,在考虑配流盘三角槽和闭死角影响的前提下,推导出双侧驱动轴向柱塞马达的瞬态扭矩公式.仿真分析扭矩特性,得出不同内外排柱塞数的奇偶性、交错角、平均扭矩对双侧驱动轴向柱塞马达扭矩特性的影响.结果表明:当内外排柱塞数均为奇数时,扭矩脉动优于内外排柱塞数均为偶数;存在交错角的扭矩脉动较小,内外排柱塞数均为奇数的最优交错角为其理想周期的1/4,内外排柱塞数均为偶数的最优交错角为其理想周期的1/2;内外排平均扭矩相等有利于降低扭矩脉动率;闭死角导致双侧驱动轴向柱塞马达产生扭矩突跳,且闭死角越大,扭矩突跳越明显,但交错角能显著降低扭矩的突跳值.     

定子预旋角对泵喷推进器敞水脉动特性影响

为改善某泵喷推进器（简称泵喷）低频压力脉动,降低泵喷噪声辐射,在原有泵喷基础上分别调整定子进流角、出流角及安装角,并数值分析了前置泵喷一定范围内定子预旋角下的性能。分析表明:推力、扭矩和最高效率都随预旋角增大而增大,其中安装角影响最大,出流角次之,进流角最小;分析桨叶推力脉动频域结果,发现单叶片推力脉动受定子影响,其对应频率主要为BPF_s（定子叶频）倍频,并在1BPF_s最大;而桨叶总推力脉动频率受定子和转子共同影响,在4BPF_r达到最大。通过分析叶片表面压力标准差,发现桨脉动最强位置为前缘及叶梢附近,而定子则位于后缘;进一步分析定子和转子周围监测点压力脉动特性,得到主要频率信息为1BPF_r,并且在泵喷尾部中高半径处脉动最强。结果表明,泵喷低频脉动幅度随角度增加而增加,但角度调整方式对其影响规律在正、负角不同;此外,探究了桨叶前缘同一轴向、不同径向位置的相位关系,出流角和安装角对相位影响较大,并且相位关系依预旋角正、负分别呈两极化分布。     

电动汽车充电桩的气动噪声分析和优化

分析180 kW大功率直流充电桩在不同工况下的气动噪声特性,进行整桩的降噪优化设计.采用计算流体力学（CFD）与计算气动声学（CAA）分步耦合仿真的方法,分析整桩的噪声频谱和声场分布规律;开展整桩试验测试,验证仿真的精确性;对比、分析不同降噪方案的降噪性能,并进行方案的试验验证.结果显示,整桩噪声主频为830 Hz,整桩噪声次频为650 Hz,分别与电源模块风扇以及系统风扇的叶片通过频率重合;在电源模块进风口布置吸音棉能够有效消除整桩噪声第三、第四峰值频率幅值;在系统风扇出风口布置吸音棉能够使整桩A计权声压级总值降低约1.2 dB;相同布置位置,在保证散热的同时增加吸音棉厚度的降噪效果不显著,整桩A计权声压级总值降低不足1.0 dB.     

液压轴向柱塞泵容积效率可靠性灵敏度分析

为提高液压轴向柱塞泵可靠性及其性能,研究轴向柱塞泵主要性能指标之一容积效率的可靠性分析方法. 对单个柱塞间隙瞬时泄漏流量进行全面分析,推导出缸体位于任一瞬时角处的柱塞泵泄漏流量和容积效率;结合随机摄动理论、四阶矩技术等建立了轴向柱塞泵容积效率可靠性及可靠性灵敏度分析方法,并用Monte Carlo方法验证了文中所提可靠度分析方法的准确性和合理性. 分析结果表明:液压轴向柱塞泵可靠度随缸体转角周期性波动,当柱塞通过上止点时其可靠度最低,柱塞个数为9时可靠度波动相对较大,但其整体可靠度水平高于8个柱塞;各运动副间隙中滑靴与斜盘和缸体与配流盘之间间隙对可靠度影响较大,柱塞与柱塞腔和滑靴与柱塞球铰接副之间间隙对可靠度影响相对较小. 本文所提方法为轴向柱塞泵在研发设计、工艺及质量控制等环节提供了理论参考.     

斜盘式轴向柱塞泵变量阻力的研究

斜盘式轴向柱塞泵在变量过程中受到由负载引起的对变量机构的阻力作用,该力对变量泵的性能有较大影响。过去,对其中的摩擦力大小只能靠经验估计。本文在理论分析诸阻变量力的基础上,提出了斜盘泵等效变量摩擦阻力的概念,并以63BCY—14B柱塞泵为研究对象,用实验方法测定该摩擦系数,从而确定了变量阻力的大小。     

Dynamic Characteristics of Lubrication and Wear Prediction of Slipper/Swash-Plate in Axial Piston Pumps

A novel dynamic model describing the slipper posture of the swash plate in axial piston pumps is proposed, taking into account the hydrodynamic and squeezing effects, which involves three degrees of freedom. The variation in the lubricating film thickness and the slipper tilt are accurately calculated. The influence of hydrodynamic effects and charging pressure on the slipper lubrication is discussed. The minimum film thickness, the overturning angle and the azimuth angle are obtained.Then, the trajectory of minimum thickness on the friction surface of the swash plate is predicted, the accuracy of which can be verified with the abrasion distribution of an actual swash plate. Research results can predict the durability and provide theoretical help for the design of the slipper.     

改进的柱塞泵流量脉动“实用近似”测试法

针对现有“实用近似”法测试带有复杂出口管道液压泵的流量脉动精度低的问题,提出一种改进的柱塞泵流量脉动“实用近似”测试法.基于柱塞泵、参考管道和加载阀三维流场,建立“实用近似”法测试系统的有限元模型,该模型对参考管道压力信号仿真精度大于90%;采用该有限元模型和动边界理论获得柱塞泵复杂出口管道特征参数,提高“实用近似”法对泵源阻抗估算精度.对比改进的“实用近似”法和ISO“二次源”法测试的泵源流量脉动,结果表明,脉动幅值和最小流量值基本相同,因此,改进的“实用近似”法适于测试带有复杂出口管道的柱塞泵流量脉动.     

全水润滑的斜盘式水液压柱塞马达的试验研究

研制了一种全水润滑的浮动配流结构的斜盘式水液压柱塞马达,该马达工作压力为10 MPa,输出转矩为12.5 N·m,额定转速为1 500 r/min;介绍了该马达的结构特点,并在自行研制的水液压元件综合试验台上进行了马达的性能试验,对马达的空载排量、容积效率和机械效率等进行了测试,验证了设计的正确性.     

斜盘式轴向柱塞泵的结构模态、振动传递通道和振动响应分析

本文对CY—14型斜盘式柱塞泵的振源、振动传递通道、振动响应特征做了较全面的论述,借助于模态分析技术得到壳体及内部元件的动态力学特性,引入时序方法得到振动响应的局部频谱,分别对滑履松动、滑履/斜盘撞击、轴承等引起的壳体响应特征做了研究,给出了不同柱塞引起的振动脉冲的统计分析,这一研究是泵故障诊断和状态监测的基础。     

Flow characteristics of variable hydraulic transformer

A new kind of hydraulic transformer, called variable hydraulic transformer(VHT), is proposed to control its load flow rate. The hydraulic transformer evolves from a pressure transducer to a power transducer. The flow characteristics of VHT, such as its instantaneous flow rates, average flow rates, and flow pulsations in the ports, are investigated. Matlab software is used to simulate and calculate. There are five controlled angles of the port plate that can help to define the flow characteristics of VHT. The relationships between the flow characteristics and the structure in VHT are shown. Also, the plus-minus change of the average flow rates and the continuity of the instantaneous flow rates in the ports are presented. The results demonstrate the performance laws of VHT when the controlled angles of the port plate and of the swash plate change. The results also reveal that the special principle of the flow pulsation in the ports and the jump points of the instantaneous curves are the two basic causes of its loud noise, and that the control angles of the port plate and the swash plate and the pressures in the ports are the three key factors of the noise.     

Parametric analysis of thermal effect on hydrostatic slipper bearing capacity of axial piston pump

Hydrostatic slipper was often used in friction bearing design, allowing improvement of the latter's dynamic behavior. The influence of thermal effect on hydrostatic slipper bearing capacity of axial piston pump was investigated. A set of lumped parameter mathematical models were developed based on energy conservation law of slipper/ swash plate pair. The results show that thermal equilibrium clearance due to solid thermal deformation periodically changes with shaft rotational angle. The slipper bearing capacity increases dramatically with decreasing thermal equilibrium clearance. In order to improve the slipper bearing capacity, length-to-diameter ratio of fixed damper varies from 3.5 to 8.75 and radius ratio of slipper varies from 1.5 to 2.0. In addition, the higher slipper thermal conductivity is useful to improve slipper bearing capability, but the thermal equilibrium clearance is not compromised.     

分叉隧道分流局部损失特性及流动特征

搭建同步满足阻力和压力相似的1/20分叉隧道通风比尺模型试验平台,并构建分叉隧道分离流动的三维CFD模型.研究分叉隧道流动特征和分流局部损失特性.结果表明：流速梯度变化和流动分离是产生主线分流局部损失的主因,而匝道分流局部损失还进一步受到流速转向的影响;主线隧道分流局部损失系数基本不受夹角的影响,而匝道分流局部损失系数在分流比小于0.5时,随着夹角的增大而增大,在分流比大于0.5时,随着夹角的增大而减小.利用试验数据修正Bassett公式,建立可准确预测夹角为5°~15°分叉隧道的分流局部损失系数计算公式,从而为分叉隧道的通风计算提供理论参考依据.