高压叶片泵流量脉动CFD模拟

高压泵是液压系统中的核心设备,流量脉动是影响其输出稳定性的重要参数。针对液压系统双作用高压叶片泵,采用CFD方法对其内部流场进行了三维瞬态模拟,分析了不同工况对出口流量脉动及其性能的影响规律。结果表明：排油初期高压差的作用使得工作腔内会出现明显的回流现象,产生较高的流量脉动;随着叶顶间隙的增大,泵的流量脉动减小,但容积效率明显下降,间隙值为30μm时,容积效率仅为61.1%;流量脉动幅度随叶片数的增多而减小;吸液压力为0.1 MPa时的流量脉动率为0.2 MPa时的4.4倍,容积效率增大了5.6%。因此,提高吸液压力可以有效改善泵的流量脉动和容积效率。     

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%。     

双作用叶片泵流量脉动的分析

本文对双作用叶片泵流量脉动作了理论分析。为解决叶片泵工作容腔压力上升特性对流量脉动的影响，即“高压回流”现象，作者将原定于曲线的大圆弧段也设计成带预压缩的高次曲线。提出了预压缩系数，设计了计算机软件包可作压力仿真。采用了预压缩曲线可以降低高压叶片泵的噪声。     

四配流窗口轴向柱塞泵仿真与分析

四配流窗口轴向柱塞泵可以实现单台泵同步闭式控制两台对称执行元件液压系统,也可以直接闭式控制差动缸回路。为分析其压力、流量特性,该文根据柱塞运动特征和配流面积变化原理,运用Simulation X软件对四配流窗口轴向柱塞泵进行了建模和仿真分析。通过设置斜盘角度或转速调节液压泵输出流量,考虑油液泄漏和黏性摩擦力的情况下,对加载和空载时液压泵柱塞腔和泵油口的压力、流量等特征响应曲线进行分析。仿真结果表明,流量脉动频率随泵转速增加而增大;压力脉动幅值随负载增加而增大,且压力脉动频率与负载无关。     

宽转速摆线泵空化及流量输出特性研究

主动减震系统摆线泵工作转速范围宽，最高达6000 r/min,随着转速的变化，摆线泵密封容积腔、吸油口极易产生空化现象，进而影响摆线泵流量输出特性。提出了一种结构紧凑型动力单元，基于摆线泵宽转速运行工况，研究不同转速下摆线泵最小密封容积腔、吸油流道气相体积分数变化规律。研究结果表明：当摆线泵转速为1000 r/min时，最小密封容积腔含气率50%附近的区域占比大，当转速为6000 r/min时，最小密封容积腔含气率90%附近的区域增加明显；摆线泵工作在2000 r/min时，入口加压0.5 MPa气相体积分数最大为0.018,入口为大气压时的气相体积分数最大为0.1,当转速增加至6000 r/min时，入口加压能够有效控制吸油流道气相体积分数，改善摆线泵流量输出特性。     

轴向柱塞泵低气压运行特性建模与试验分析

空化是影响液压系统动态特性的重要因素,为此开展了轴向柱塞泵低压环境下的工况研究。考虑气液两相混合油液的密度、体积弹性模量和黏度的影响,限制入口油腔的最低压力,建立轴向柱塞泵的压力流量模型,计算获得轴向柱塞泵在不同工况下的流量特性,并通过试验验证。研究表明:负载增大导致更严重的空化以及泄漏,并使容积效率降低;轴向柱塞泵在达到临界流量之后,转速提升只会加剧空化,而不能提升流量;最大容积效率出现在临界流量产生之前。为轴向柱塞泵低气压性能预测提供了理论支撑。     

间隙密封旋转接头流场特性仿真分析

间隙密封旋转接头在高速旋转过程中,密封间隙大小容易受到外界干扰而变化,从而引起接头体和芯轴的磨损以及泄漏量加剧。通过采用CFD技术对内部环形间隙进行仿真,分析了均压槽分布在芯轴表面和接头体内壁面两种不同形式以及芯轴转速对泄漏量的影响,得出了间隙流场内流体压力、速度分布和泄油口的流量。结果显示:间隙流场的压力呈线性分布;均压槽两种不同分布形式对旋转接头的泄漏量无影响,均压槽分布在芯轴表面具有更好的抗磨损作用;旋转接头的泄漏量随着转速的提高而减小。     

双联式燃油泵的结构设计及其实验研究

该文介绍了双联式燃油泵的结构特征,提出了活塞与传动轴一体化设计的双活塞结构,即活塞既可改变容腔容积又能传递动力。详细阐述了双联式燃油泵的工作原理,并对样机进行了流量特性试验,得到了空载和负载流量特性曲线以及特定转速压力下的流量变化曲线。验证了双联式燃油泵的容积效率变化情况,并在特定条件下得到其容积效率曲线。     

液压电机泵样机的结构改进与性能试验

为了进一步降低液压电机叶片泵样机的噪声、提高效率,运用有限元分析软件对研制出的液压电机叶片泵样机的部分部件进行应力应变与流场计算和结构改进,获得了改进样机的转子转速、输出流量、噪声声压级和效率随输出压力的变化规律。结果表明:改进后液压电机叶片泵样机有效地解决了内泄漏较大问题,消除了因内部流道狭窄引起的气穴现象;与电机油泵组相比,容积效率基本一致,在输出压力大于13 MPa时,总效率略低,约为2%,噪声声压级降低了11 dB以上。     

减振槽型式对转向叶片泵瞬时流量的影响

在行走机械中，转向叶片泵是动力转向器的动力源，其输出流量的均匀性对转向系统的性能有重要影响。预升压过程中工作腔通过减振槽消耗高压油和工作腔机械闭死压缩是转向叶片泵产生流量脉动的主要因素，从分析叶片工作腔压力变化出发，建立了预升压微分方程，计算了预升压过程中工作腔压力的数值，给出了预升压过程中损失流量和泵的瞬时流量曲线。结果表明，采用变截面和等截面减振槽并联而成的复合结构是降低流量脉动的有效方法。     

考虑有效体积弹性模量的柱塞泵流场仿真分析

为提高柱塞泵的寿命和安全可靠性,确定柱塞泵合理的工作范围,运用FLUENT对轴向柱塞泵的运动特性进行仿真分析,研究了油液的含气量、变转速、温度与柱塞泵出口流量脉动之间的关系。仿真结果表明:油液的含气量对油液压缩性产生很大的影响,对泄漏流量影响较小;负载压力一定时,主轴转速超过2 600 r/min左右时,容积效率随着转速的增大而减小;压缩流量和泄漏随着温度的升高而增大。模型的准确性得到了实验验证,为开展柱塞泵的非线性动力学及故障演化机理等方面的研究提供了有效的工具。     

功率匹配叶片泵及其系统

功率匹配叶片泵利用负荷传感阀(LS阀)感知来自执行元件进油口的压力反馈信号,并进行检测、比较,从而控制泵的变量机构,使泵输出的压力和流量始终与负载压力、流量相适应,以实现功率匹配,提高系统效率。其原理如图1所示。     

零压力负载条件下滑片泵流场特性研究

滑片式采油泵作为一种全金属容积泵,主要应用于稠油热采领域。针对滑片泵滑片旋转与滑动的耦合运动特征,基于计算流体力学相关方法,建立了滑片泵流场数值实验模型,对滑片泵理想状态下的流场进行了数值模拟研究。研究结果表明：当滑片腔处于吸液区时,滑片腔内体积增大,压力下降,流体被吸入到滑片腔;当滑片腔处于排液区时,滑片腔内体积缩小,压力上升,流体被排出滑片腔;滑片腔入口与出口位置速度高,有利于油砂快速通过滑片泵;滑片泵流量与转速成正比,随时间变化相对稳定,流量输出具有一定的弱周期性。     

梯形卸荷槽对外啮合齿轮泵困油压力与流量脉动影响的研究

为减小"困油"所引起的压力冲击与流量脉动,基于双斜型卸荷槽、根据齿轮的啮合特点以及啮合过程中困油腔容积的变化规律,对原耳形卸荷槽进行优化,设计了一种具有更大卸荷面积、结构更加紧凑且易加工的梯形卸荷槽.在数值模拟过程中,分别监测耳形、梯形卸荷槽所在的齿轮泵流场困油区压力与出油口流量变化情况.结果表明:当转速在1000～4...     

高压子母叶片泵流量均匀性

针对液压用油的可压缩性,研究高压子母叶片泵流量均匀性及其改善的办法。对液压传动领域中传统的忽略油液可压缩性的理论瞬时流量公式进行修正,建立考虑油液可压缩性时的理论瞬时流量数学模型,绘出理论瞬时流量波形图,计算出流量不均匀系数。通过研究泵的工况参数变化与流量不均匀系数的关系,确定影响高压子母叶片泵流量均匀性的主要因素是油液的体积弹性模量、泵的工作压力、转速和阻尼的结构型式及参数,而不是排油腔几何容积变化率的不均匀性。研究结果表明,选择合适的阻尼结构型式及参数,使工作腔在预升压过程中,由机械闭死压缩、阻尼倒灌及吸油区叶片伸出耗油而产生的瞬时损失流量在时域上叠加,并将叠加后的幅值近似为常值,可有效地改善泵的瞬时流量均匀性。     

基于小孔节流的液体动静压球轴承动态特性分析

以小孔节流方式的液体动静压球轴承为研究对象,建立球轴承的润滑数学模型,推导出层流状态下的Reynolds方程,引入流量守恒原理并结合小孔节流器的流量计算得到油腔和封油边压力分布;采用微扰法推导出扰动压力控制方程,通过有限差分法和松弛迭代法求解扰动压力控制方程得到轴承的刚度和阻尼系数。运用数值分析研究供油压力、转速及油膜间隙等参数对轴承动态特性系数的影响。结果表明,随着油膜间隙减小,供油压力的增大,刚度和阻尼系数会随之增大;随着转速增大,直接刚度变化趋势较小,直接阻尼降低趋势较明显;当油膜间隙为20μm时,轴承刚度和阻尼系数达到最大;转速的提高对于刚度影响较小,而阻尼系数则会明显降低。     

汽车起重机电液流量匹配系统非线性特性研究

针对汽车起重机变转速电液流量匹配系统液压泵流量非线性和非线性负载扰动问题,提出了一种基于先验数据的液压泵流量非线性映射模型。首先,搭建了电机、定量泵和液压缸的数学模型;其次,通过实验测得了液压泵压力、转速与容积效率的关系,拟合出了容积效率云图,构建了泵的流量非线性映射模型;最后,以变幅机构为分析对象,利用AMESim软件搭建了系统仿真模型,进行了液压泵的流量非线性和非线性负载扰动在流量补偿前后的对比仿真分析。研究结果表明：在液压泵流量非线性映射模型的补偿作用下,系统能够对电机转速进行补偿,使液压泵的输出流量不随负载压力的变化而变化,当负载出现25 kN、50 kN和75 kN阶跃波动时,最大流量波动幅值分别减小52.1%、47.9%和43.5%,验证了所提出的流量非线性模型的有效性,提升了变幅伸缩机构的控制精度和运动平稳性。     

带流量前馈与工作腔压力反馈的电液负载敏感系统节能方法

基于流量前馈控制的电液负载敏感系统为容积节流复合调速系统,可将阀口全开以降低能量损失,但在超越工况下,系统速度特性会受阀口阻尼降低的影响,引发执行器超速下坠甚至安全事故等问题。据此,提出了适用于带阀后压力补偿的电液负载敏感系统的解决方法:将负载进油口容腔压力控制为一恒定值,并研制了相应的压力串级控制器。该控制器以速度反馈作为内环以提高系统抗负载干扰能力,并以带抗积分饱和补偿的PI 控制器作为外环以控制工作腔压力为一定值。基于2 t挖掘机不同负载工况下的试验结果表明:工作腔压力控制与传统手柄直接控制阀口的方法相比,可在降低比例阀阀口损失的同时保证执行器速度控制性能。     

带孔板离心泵的电机叶片泵样机效率分析

针对所研制的电机叶片泵样机,建立了样机性能测试系统。通过测量样机的输出流量、转速等性能参数,获得了样机的转速、效率随出口压力的变化特性。运用理论分析和数值计算对试验结果进行了分析,得出电机叶片泵样机的浸油负载和电机鼠笼转子电阻是影响样机效率的主要因素。优化鼠笼转子材料和结构,可显著提高电机叶片泵转速和效率,在最高工作压力22 MPa时,转速提高90 r/min,可达1472 r/min;效率提高2.4%,最大可达47%。对完善电机叶片泵基础理论,以及静音、高效液压电机泵的研制有重要的指导意义。     

准平衡态下的流量式泄漏检测容积补偿研究

为研究并联型流量式气体泄漏检测中容器容积与泄漏量之间的内在关系,解决检测中的多参数耦合问题,从泄漏检测机理出发,通过分析检测过程中的准平衡状态,把压力变化率作为搭建基准容器与被测容器间的桥梁,建立了适用于并联型流量式泄漏检测的容积补偿模型,并提取层流管流量与泄漏量关系中的容积影响因子作为容积补偿系数。实验结果验证了模型的正确性,即采用容积补偿的方法,能初步建立起泄漏量与差压信号间的线性关系。