TYB型凸轮转子叶片泵若干问题的分析与研究

凸轮转子叶片泵是一种新型结构液压泵。本文论述了通过泵结构上的合理设计。凸轮转子过渡曲线线型的正确确定，各项结构参数的优化与组合等，可提高泵的工作寿命，并使其流量脉动减至最小，成为目前各种液压泵中流量脉动最小的一种。     

基于参数对比的凸轮转子伺服马达优化设计

针对目前用于连续回转伺服驱动的液压马达品种类型不多的特点,对一种新型的凸轮转子叶片马达进行了研究,提出了基于参数对比的伺服马达优化设计方法。通过对过渡曲线压力角、马达排量公式、马达瞬时流量脉动率以及凸轮正压力的解析式推导及分析,得出了压力角与凸轮大小半径、马达排量与凸轮轴向长度、流量脉动率与叶片厚度以及凸轮正压力与叶片径向长度之间的关系。通过仿真时的参数对比,得到了马达最关键的两个零件即凸轮转子和叶片的优化参数。基于该优化参数设计的液压凸轮转子叶片马达被成功地应用到连续回转电液伺服系统中,并得到了良好的伺服精度,从而证明了马达参数优化设计的可行性和有效性。     

基于遗传算法的凸轮柱塞泵流量脉动分析及优化

精密仪器中使用的凸轮柱塞泵在运动过程中,双柱塞交替推动液体时流量不稳定,容易产生脉动。通过分析得知其根本原因是形成凸轮轨迹曲线误差比较大,使得柱塞杆在轨迹曲线过渡处运动不平稳。为解决流量脉动的问题,提出一种用于优化凸轮轨迹曲线的INGAS遗传算法。首先通过多目标优化建立目标函数,确定优化目标之后,再进行初始化种群及编码,并采用等式约束条件处理得到一个最优解;然后利用局部搜索的方法把最优解作为一个初始值,建立一个评价函数,再次进行局部搜索并且采用线性加权法进行计算,从而得到最终的优化结果。为了验证遗传算法计算出的结果的准确性,搭建了凸轮柱塞泵的测试平台,使用国外先进微型流量计测试流量的脉动。该实验平台可以实时反馈流量的变化数据,并且以曲线的形式反应出优化前后的不同数据。经过测试,优化后的流量脉动及脉动率明显比优化前的小,满足产品的使用需求。     

基于非圆齿轮驱动的恒流量高阶椭圆凸轮泵设计

凸轮泵是一种结构紧凑、无磨损且适用范围广的高性能容积泵。针对新式椭圆凸轮泵流量脉动大的性能缺陷,提出了基于非圆齿轮变速驱动的脉动平抑方法。在阐明高阶椭圆凸轮泵工作原理的基础上,建立了泵的瞬时流量公式,并分析了转子偏心率、阶数及长半轴长度对瞬时流量的影响;针对大脉动流量的成因,提出了基于非圆齿轮的平抑方案,根据瞬时流量公式反求出平抑用非圆齿轮的传动比,通过留数定理证明了非圆齿轮的封闭性,为该非圆齿轮的设计奠定理论基础。分析结果表明:非圆齿轮变速驱动的高阶椭圆凸轮泵可以实现恒流量输出,平抑齿轮和同步齿轮间的相位角误差是制约流量是否恒定的关键参数。     

凸轮泵的理论计算及模拟

针对凸轮泵两叶或三叶转子,介绍了由圆弧—共轭曲线组成的转子型线,根据啮合特性及几何原理建立其型线的参数方程,并建立二维模型。通过模拟软件Fluent,导入UDF文件使两个转子同步反向旋转,采用动网格技术和湍流模型对凸轮泵模拟分析,可得结论:叶谷为圆弧、叶峰为共轭曲线的转子模型较好;在转子的节圆半径相同的前提下,转子为两叶的凸轮泵输出的流量大,但呈现的波动很剧烈,而三叶的凸轮泵输出流量小,但较为平稳。并通过试验验证其模拟的正确性。     

基于组合运动规律的新型圆柱凸轮往复泵的流量脉动分析

为防止破坏高分子除冰液的化学物理性质,现有国产飞机地面除冰系统采用传统往复泵进行供液。针对往复泵存在的流量脉动问题,设计了一种新型圆柱凸轮往复泵。该泵采用奇数缸空间对称的结构布局方式:在圆柱凸轮上均匀布置3根活塞杆,每根活塞杆左右对称驱动一组液压缸。对余弦曲线进行修正,设计了正弦加速—等速—余弦减速的组合运动规律,构造出一条平滑连续的新型加速度曲线。考虑多缸流量叠加平稳性,将各活塞杆运动的相位耦合,进而推导出圆柱凸轮的廓线方程。应用解析法建立数学模型,对比新组合曲线与余弦曲线的运动学特性,计算出流量脉动率。试验分析验证了仿真结果的合理性,该新型泵可有效抑制流量脉动,为民航除冰装备研制提供了依据。     

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。     

空间星形双凸轮泵的设计与流量脉动分析

为保障民航飞机冬季运行安全,对飞机进行地面除冰至关重要。针对除冰供液系统中传统往复泵存在的流量脉动问题,设计了一种空间星形双凸轮泵。该泵采用两个凸轮180°对称上下布置,每个凸轮同时驱动具有规定相位角的3根活塞杆,使得整机呈空间星形多角度布局。修正五次项和正弦运动规律,设计出平滑无冲击的新型运动规律:推程为"正弦—等速—正弦",回程为"五次项—等速—五次项"。采用解析法建立凸轮轮廓曲线数学模型,对整机进行运动学仿真,进而精确设计凸轮轮廓曲线。计算流量脉动率,并通过试验数据验证了数值模拟的合理性。该新型泵能够降低流量脉动率,实现稳定均匀供液,为民航地面特种装备的研制提供理论基础。     

二甲醚发动机用直列隔膜式燃料泵凸轮机构设计

根据二甲醚发动机用直列隔膜式燃料泵的结构特点和性能要求,对其凸轮机构进行了设计。选用对心滚子直动从动件平面凸轮机构,柱塞采用五次项修正等速运动规律,建立了各阶段运动规律的数学模型,运用MATLAB软件得到了柱塞运动规律曲线及泵的瞬时流量曲线,该运动规律能保证凸轮机构工作平稳,无冲击,能实现泵的流量脉动小,甚至趋近于恒流量。进一步运用"解析法",在CAXA软件中精确生成了凸轮实际轮廓曲线,利用Pro/E软件建立了凸轮轴的三维造型,为后续研究奠定了基础。     

扭转角对圆弧扭叶型罗茨真空泵转子性能的影响

基于啮合原理和几何原理,建立了圆弧扭叶型罗茨真空泵转子的端面型线、三维型线的参数方程。对流体区域进行网格划分,并对不同扭转角的扭叶转子进行数值模拟研究,对模拟结果进行了分析,结果表明:转子出口处和入口处的流量脉动率、压力脉动率、平均流量均与扭转角度的大小成反比,并且出口处的流量脉动率和压力脉动率对真空泵性能的影响明显高于入口处的流量脉动和压力脉动;虽然增大扭转角可以降低转子出口处的流量脉动率和压力脉动率,降低噪声,但是转子的平均流量也会下降,随着扭转角的增大,转子出口处的流量脉动率和压力脉动率的下降幅度会减小。     

高扭转子的全共轭轮廓构造及其流量脉动式

为高效实现转子泵的轻量化与低流量脉动性能.首先,提出了一种具有高形状系数的三扭叶转子及其全共轭的端面轮廓构造;然后,以其对应的直叶无量纲理论流量为被积函数,积分出扭叶无量纲理论流量及其脉动的精确公式;最后,由渐开线、圆弧、摆线转子例的脉动分析,得出扭叶流量脉动的通用简约公式.结果表明,以瞬径代表转子端面轮廓的曲线类型及其全共轭构造,涵盖了各种可能的构造形式,通用性好,无量纲理论流量的推导过程简单可靠;扭叶脉动系数与扭叶角具有近似的负线性规律,可简约为直叶脉动系数的线性计算,仅为扭叶角、轮廓系数、形状系数的函数;转子轮廓的曲线类型对脉动系数的影响很小,影响系数统一取1.05的误差不超过3％;三扭叶和60°扭叶角为无理论流量脉动的最佳轮廓构造;端面轮廓的全共轭构造能有效降低转子副共轭区域内的泄漏等.成果为高扭转子泵的进一步轻量化开发提供了依据.     

三凸起凸轮叶片泵泄漏与容积效率实验

针对单排双凸起凸轮叶片泵流量脉动较大的问题,提出一种三凸起的新型凸轮叶片泵,该泵由三凸起的凸轮转子与两叶片组成,能够保证瞬时流量的均匀性。基于三凸起凸轮叶片泵内部结构的分析,归纳出该泵的几何排量计算公式,并分析该泵主要泄漏途径。通过建立各泄漏途径的流量数学公式,得出该泵的总泄漏量,并通过搭建实验系统进行了容积效率实验。结果表明：随着负载压力的升高,泵的容积效率随之降低,在负载压力为14 MPa时,理论容积效率为95.93%,实验容积效率为88.6%。     

径向柱塞马达凸轮环曲线设计分析

多作用内曲线径向柱塞式液压马达的凸轮环曲线的设计在马达设计中非常关键，它直接影响马达输出扭矩脉动的大小，就凸轮环曲线的设计作一简要分析。     

直叶与扭叶罗茨真空泵转子的性能分析

基于齿轮共轭原理对圆弧型二叶直叶、三叶直叶和扭叶罗茨真空泵转子型线进行了数学建模,并利用CFD技术对这三种转子进行数值模拟研究,对其进行性能分析。结果表明:在相同节圆半径和转子外圆半径的情况下,三叶直叶转子出口处的流量脉动系数、压力脉动系数均低于二叶直叶转子,并且三叶直叶出口处的每转平均质量流量高于二叶直叶转子,因此三叶直叶转子较二叶直叶转子的运行效率高、运行稳定;扭叶转子出口处的每转平均质量流量、压力脉动系数和流量脉动系数要小于二叶直叶和三叶直叶转子,所以扭叶转子的运行效率低,但运行更稳定。     

双啮合弦线转子泵的设计与受力分析

为了降低弦线转子泵的流量脉动率和转子径向力,提出了一种具有两对转子的双啮合弦线转子泵。阐述了双啮合弦线转子泵的工作原理,推导出了瞬时流量表达式,分析了两转子间差动角对双啮合弦线转子泵流量脉动率的影响,得出了当差动角α=π/2z时,双啮合弦线转子泵的流量脉动率为0,消除了流量脉动引起的噪声与振动。同时利用ANSYS对转子受力进行了仿真分析,当差动角α=π/2z时,转子径向力的突变值降低了47.6%,转子弯曲应力降低了21.3%,降低了因转子径向力突变引起的振动。     

摆线泵齿顶间隙设计及其对流量脉动的影响试验

针对汽车自动变速器用一齿差摆线齿轮泵齿顶间隙设计及对流量脉动影响问题,研究改变转子的齿顶间隙的方法,并对装配不同齿顶间隙转子的油泵流量用Pumplinx软件进行仿真分析,分析齿顶间隙变化对降低流量脉动的影响,通过仿真计算得出齿顶间隙变化对流量脉动影响,为设计内、外转子的尺寸及公差提供依据。     

转子泵流量脉动系数的通用模型研究

为考察转子泵流量品质和建立流量脉动系数通用模型。基于凸转子共轭原理,依序由扫过面积法求解瞬时流量,由脉动因数的定义,建立流量脉动系数关于脉动因数的通用模型;再由转子型线统一的参数化坐标方程,建立脉动因数所需的瞬心半径及其法向角公式;由实例运算的分析结果,最终建立流量脉动系数关于转子形状系数的最简洁模型。结果表明:叶数和型线类型直接决定形状系数取值;最大脉动因数发生在共轭型线段的起点上,最小脉动因数≡2发生在位于节圆的终点上;同形状系数、不同叶数、不同型线类型的最大脉动因数相同,容积利用系数变化不大;形状系数为影响脉动系数的直接要素,形状系数越小,脉动系数越小。所述结论能为转子泵最优化设计提供理论基础。     

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。     

基于SolidWorks平台的凸轮泵转子型线设计软件开发北大核心CSCD

为了提高凸轮泵转子的设计效率和精度,对凸轮泵转子的型线参数进行了理论分析,建立了各参数之间的参数化方程,在此基础上,基于SolidWorks平台,采用C#编程语言,在Visual Studio 2017环境下开发了凸轮泵转子型线参数化设计软件。该软件主界面集输入、计算、输出按钮于一体,输入具体工况参数即可进行转子参数计算和设计,软件还提供多叶、直叶、螺旋等转子类型的选择,缩短了计算周期,提高了设计效率。通过数值模拟计算和试验验证,对比了不同压差及不同转速下的流量曲线,软件的设计结果与数值计算和试验结果误差分别在5%和3.0%以内,验证了该软件的设计结果精确度。该研究实现了凸轮泵的快速设计,对同类产品的二次开发具有一定的借鉴意义。     

基于SolidWorks平台的凸轮泵转子型线设计软件开发

为了提高凸轮泵转子的设计效率和精度,对凸轮泵转子的型线参数进行了理论分析,建立了各参数之间的参数化方程,在此基础上,基于SolidWorks平台,采用C#编程语言,在Visual Studio 2017环境下开发了凸轮泵转子型线参数化设计软件。该软件主界面集输入、计算、输出按钮于一体,输入具体工况参数即可进行转子参数计算和设计,软件还提供多叶、直叶、螺旋等转子类型的选择,缩短了计算周期,提高了设计效率。通过数值模拟计算和试验验证,对比了不同压差及不同转速下的流量曲线,软件的设计结果与数值计算和试验结果误差分别在5%和3.0%以内,验证了该软件的设计结果精确度。该研究实现了凸轮泵的快速设计,对同类产品的二次开发具有一定的借鉴意义。