一种十字摆盘驱动式轴向柱塞泵结构设计

 轴向柱塞泵作为液压系统的核心动力元件,具有额定压力高、流量大、功重比高等优点,传统斜盘式柱塞泵结构复杂,易导致滑靴磨损,且柱塞与缸体之间具有较大的侧向力易造成柱塞卡死,影响柱塞泵的可靠性及寿命。提出了一种新型十字摆盘驱动式轴向柱塞泵结构,斜盘轴旋转驱动十字摆盘摆动回程,实现柱塞的往复运动,同时高低压配液阀实现流体介质的配流,完成柱塞吸排油动作。通过模型受力分析验证,该柱塞泵具有回程结构性能稳定、侧向力小等优点,应用前景广泛。     

基于CFD的轴向柱塞泵流动特性的仿真研究

通过CFD仿真对柱塞泵柱塞腔和配流盘的流动特性进行了研究,建立了SCY-14型柱塞泵流体的几何模型和物理模型,在对配流过程非定常流场各个位置流态进行流态判断后,采用层流加局部湍流的数学模型模拟流场的实际状态。根据轴向柱塞泵工作时的两个主运动,采用滑移网格模型模拟柱塞与缸体相对配流盘的旋转运动及采用动网格模型模拟柱塞沿缸体轴线相对缸体的往复运动。通过设定边界条件和工作条件,对处于不同旋转角度柱塞泵的流态特性进行CFD仿真。仿真结果表明:柱塞泵在吸排油过程中,即低压向高压转换和高压向低压转换的过程中,柱塞腔内部有比较明显的压力冲击现象。柱塞腔的压力冲击主要是由柱塞泵配流过程中的流量倒灌和阻尼槽的节流作用共同影响形成,压力脉动周期由泵的转速和柱塞数决定。     

基于Pumplinx的斜盘式轴向柱塞泵缸体优化分析

柱塞泵是工程机械液压系统中十分重要的动力元件,依靠柱塞在缸体孔内做往复运动时产生的容积变化进行吸油和压油。斜盘式轴向柱塞泵的缸体一般呈柱形,其柱塞中心线平行于缸体的轴线。这种结构在同等流量输出下,缸体的体积会较大。该文以斜盘式轴向柱塞泵为例,对泵的局部结构进行改进。主要是对缸体进行了优化设计,从原先的直缸直腰式柱形缸变为斜缸斜腰式锥形缸体,以及将常用的滑靴包覆柱塞的结构形式改为柱塞包覆滑靴的结构形式等.在泵体相同体积大小的情况下,轴向柱塞泵的流量特性和自吸性能得到提高。运用泵专用软件pumplinx进行仿真对比缸体结构中斜缸斜腰角度,得出使柱塞泵整体性能最佳的组合。并通过建立斜盘式轴向柱塞泵的锥形缸体结构数学模型,根据缸体结构参数的调整与组合,得出满足工况使用要求,并达到缸体刚度与强度等条件的锥形缸体泵模型。研究结果对柱塞泵的结构设计有一定的参考价值。     

柱塞倾角对球面配流副轴向斜柱塞泵流体特性的影响

运用CFD技术对球面配流副轴向斜柱塞泵的单柱塞腔内压力脉动、输出流量脉动以及配流盘对缸体作用力矩等重要性能进行研究,分析柱塞倾角与上述流体特性的关系,得到柱塞倾角对柱塞泵流体特性的影响规律。     

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。     

某型液压柱塞泵壳体回油特性试验研究

针对高回油压力条件下航空液压柱塞泵壳体回油特性不明的问题,以某型航空液压柱塞泵为研究对象,对其壳体回油特性进行了仿真分析和试验研究。首先,在求解配流副润滑模型的基础上,考虑缸体倾覆、油液温度、回油压力等因素的影响,分别建立了配流副、柱塞副和滑靴副的泄漏模型;然后,对各摩擦副的泄漏模型进行了数值求解,分析了不同因素下各摩擦副的泄漏变化规律;最后,基于各摩擦副的泄漏量,计算了泵壳体回油压力-流量特性,并测试了不同回油压力下泵的壳体回油流量,对计算结果的有效性进行了验证。研究结果表明：在缸体倾斜角度较大和壳体回油压力较高时,配流副和滑靴副对壳体回油流量的贡献为负值,而柱塞副对壳体回油流量的贡献始终为正值;泵的壳体回油流量随着回油压力的升高而减小,当壳体回油压力为1.37 MPa时,壳体回油流量下降至0。     

面向风力发电的径向柱塞泵的建模与仿真

低速大功率径向柱塞泵是风电液压增速系统的核心部件之一,柱塞腔内的压力瞬变规律和柱塞泵出口流量脉动规律的分析是风电变速恒频控制的基础。泵工作过程中存在的机液耦合现象,使泵的压力和流量变化规律难以识别。针对泵工作过程中存在的机液耦合现象,对低速大功率径向柱塞泵的工作原理和结构形式进行研究。基于柱塞泵运动构件的力学分析和流体压缩特性,在MATLAB中建立柱塞泵的机液耦合仿真模型。通过模型的数值求解,得到柱塞腔内压力、泵进出口流量、泵主轴转矩脉动等因素的变化规律。该机液耦合仿真模型的数值结果,为液压式风力机的变速恒频控制提供参考。     

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。     

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。     

PP轴向柱塞泵柱塞副温度特性研究

通过建立柱塞副油膜的数学模型,以某型斜盘式轴向斜柱塞泵为研究对象分析了柱塞副油膜的速度和压力分布特性,得出了油膜的温度分布规律。研究了压力、转速、壁温和入口油温等单一参数对油膜温度特性的影响。结果表明：油膜温度的升高量随油液压力、柱塞泵转速增大而上升,随入口油液温度的升高而降低,油膜的温度峰值可能出现在柱塞副内部。     

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。     

基于AMESim的连续混配撬负载敏感液压系统仿真分析

 在分析连续混配撬液添泵系统工作特点的基础上,选择负载敏感液压系统作为其液压动力系统。为验证连续混配撬负载敏感液压系统性能,利用AMESim仿真软件搭建连续混配撬液添泵液压系统仿真模型,得到泵出口压力、泵输出流量及功率变化曲线。结果表明：泵输出流量稳定时,泵出口压力与各负载中最大压力的差值为负载敏感阀的设定压力;流量按需分配,在泵最大流量允许范围内,泵输出流量始终随着系统所需流量的变化而变化;负载敏感泵输出功率始终与负载所需功率相匹配,系统具有无溢流损失、节能等优点。     

超高压轴向柱塞泵缸体结构强度分析

液压泵是超高压液压传动系统的核心动力元件,其性能的好坏直接影响超高压液压系统的性能.以ANSYS软件为平台,针对超高压轴向柱塞泵缸体的结构强度分析,建立超高压轴向柱塞泵缸体的有限元模型,将轴向柱塞泵加压至120 MPa,进行缸体强度校核,发现缸体结构强度不达标,并通过试验验证了仿真的正确性;同时将缸体结构进行优化,得到...     

单动力源驱动四配流窗口轴向柱塞马达特性分析

工程机械回转机构能量回收主要通过外接元件的方式进行,系统复杂。新型四配流窗口轴向柱塞马达提供了一种简化系统的解决方案,具有双进油口独立驱动柱塞马达的特点。对新型四配流窗口轴向柱塞马达在单动力源驱动工况下设置多种变量进行讨论,并分别分析马达柱塞腔压力-流量特性、油液脉动特点、马达输出轴扭矩转速变化规律和油口D加载工况下新型马达的各项特性。研究成果可以为项目样机试制、配流盘结构优化及样机在该工况下调试提供有效的理论支持。     

超高压斜盘式轴向柱塞泵柱塞副摩擦界面油膜固液耦合作用特性研究

作为液压传动系统核心动力元件的轴向柱塞泵,超高压化是其必然发展趋势与要求,然而超高压化会造成其中关键的柱塞副摩擦界面油膜形成显著的固液耦合作用,对柱塞副油膜的摩擦润滑与密封承载性能产生规律尚不明确的影响。为此,建立一种基于变形矩阵法的固液耦合作用求解方法,该方法基于有限容积法解算油膜流体润滑方程,基于有限元法实现摩擦界面变形计算节点规则化设置及变形矩阵精准计算,在此基础上建立柱塞副油膜弹性流体动压润滑数值计算模型,针对采用软硬配对的柱塞副63 MPa超高压工况下的摩擦界面油膜固液耦合作用特性进行研究,结果表明：固液耦合作用有助于减小柱塞副处轴向黏性摩擦力和泄漏流量,一个周期内柱塞副总周向黏性摩擦力大小基本不变但分布更为集中,导致产生了更大峰值的瞬时摩擦力;显著的结构变形产生于柱塞副摩擦界面两端局部位置处,因而对泄漏流量不造成影响,在超高压工况下经过软硬配对跑合,固液耦合作用有助于原本标准柱形铜套孔形成类似“喇叭口”的一种微观形貌,增大了柱塞与铜套孔的接触面积,增强了密封超高压油的能力,降低了接触应力。建立的模型及研究结果可为轴向柱塞泵超高压化设计提供指导。     

液压旋耕机工作装置负载敏感系统分析

根据液压旋耕机的工况特点,基于定流量阀后补偿负载敏感原理设计液压旋耕机的工作系统,分析该系统工作原理,采用AMESim平台搭建该工作装置负载敏感系统仿真模型,仿真分析该系统分别处于变负载工况、多路阀不同开口工况与流量饱和工况下的工作特性。由仿真可知,该负载敏感系统各执行机构所需流量主要取决于多路阀开口面积,与负载无关。且当系统发生流量饱和时,会根据多路阀前后压差按比例分配定量泵输出流量,使各执行机构独立地工作。证实了将负载敏感系统运用在旋耕机中,使旋耕机能够实现单泵驱动多个动作,实现升降液压缸与回转液压马达的复合动作,使其工作系统便于控制。     

支架安装车保压夹具系统设计分析

针对核岛内支架安装车夹持支架焊接安装时易发生掉落的现象,设计一种能够适应不同支架截面尺寸且有效保持夹持力的保压夹具系统。通过分析夹具系统结构组成和工作过程,建立夹持系统键合图模型和动力学方程,基于AMESim仿真分析支架夹持过程中油缸泄漏工况下系统工作特性,并在样机上搭建试验平台进行测试。结果表明：由于负载敏感系统的压力流量自适应作用,变量泵输出流量稳定,活动夹勾转动平稳;夹具夹持支架焊接过程中,蓄能器能及时补充系统泄漏的油液,保持工件夹持力在安全值之上,且当油缸夹持压力低于安全值时,高压待命的变量泵可及时为蓄能器充液;所建动力学模型仿真结果与试验数据吻合较好,为进一步优化保压夹具系统提供参考。     

剖面浮标柱塞泵可靠性检验平台的研究

为了模拟剖面浮标柱塞泵在海底的工作环境,提供稳定压力,在分析其可靠性检验平台设计方案的基础上,设计了一种新型的检验平台。重点分析了该机构的组成、工作原理和结构特点等,对转向缸和滑轮组进行了简要的分析计算。运用有限元分析软件,对安装板进行强度分析,优化了安装板的结构。研究结果表明,该机构安全可靠,能够提供稳定的压力,压力大小可调,适合于不同尺寸柱塞泵的可靠性检验。