基于层流矩形间隙泄漏的叶片泵流量特性研究

容积式液压泵中泄漏是不可避免的现象,其中双作用叶片泵泄漏途径较多,考虑泄漏的输出流量计算较为复杂。以双作用叶片泵为研究对象,在AMESim中建立其吸油口面积、压油口面积和封闭容腔体积的几何模型,并将叶片泵五种泄漏等效为“层流矩形”间隙泄漏,分析在考虑内外泄漏特性时双作用叶片泵进、出油口的流量脉动,在不同转速及负载压力下输出流量的变化规律。研究表明：叶片泵的输出流量及压力均是有多个“封闭容腔”体积的周期性变化形成的;采用层流矩形间隙泄漏模型的输出流量与实际测试流量接近,最大误差为4.28%,且空载时泵轴转矩随转速提升呈线性增大,加载后转矩随着转速的提升先减小后线性增大,不同负载下当转速超过3200 r/min时,容积效率下降。     

平衡式变量叶片泵

美国N AHUM GOLDEN BERG LTD正在研制一种新结构的双作用平衡式变量叶片泵。这种泵的结构原理是在泵壳内设置一个和转子同心的薄壁凸轮圆环,在凸轮环外部施加一对对称的作用力时,凸轮环由于受到挤压而产生一定的变形;使凸轮环由圆形改变为椭圆形。因此当转子和叶片回转时,就形成了容积变化。挤压作用力越大,则椭圆度也越大,泵的输出流量也越大。试制的样机的流量为15ml/min、压力为120bar,容积效率在85％以上。文章介绍了这种新结构的工作原理,薄弱环节,凸轮环的应力计算,泵排量计算,     

高压叶片泵流体泄漏研究

针对以水作为介质的叶片泵内部泄漏的分析,建立了泄漏模型,分析了各泄漏通道的几何特点、运动特征和压差与泄漏量之间的关系.模拟各个泄漏通道的泄漏量,将计算的容积效率与试验测得的容积效率进行了比较,对各个泄漏通道的泄漏流量进行了分析,总结了影响容积效率的主要因素,结果为叶片泵的设计制造提供了理论依据.     

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。     

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。     

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。     

减少凸轮转子叶片泵流量脉动的研究

分析研究凸轮转子叶片泵的凸轮转子过渡曲线线型，叶片厚度，凸轮转子短径与长径之比值，过滤曲线所对应中心角和结构参数等对泵流量脉动的影响，提出减少流量脉动的途径，使流量脉动率减少到０．６５％以下。     

注塑机用负载敏感变量泵控制系统的仿真研究

传统注塑机液压系统的能耗很大,用负载敏感变量泵控制系统实现泵出口处的流量和压力与负载所需的流量和压力相适应,有望提高系统效率.负载敏感变量泵控制系统设计并建模完成后,用MATLAB/SIMULINK软件进行仿真,分析了在负载流量压力均无变化、压力不变流量变化、压力流量均有变化三种情况下的仿真结果,并分析了系统在各种情况...     

回撤吊车负载敏感液压系统设计及仿真分析

为解决负载匹配,以及缓解支架回撤吊车应用过程中存在的能耗高、效率低和系统温度高等问题,基于负载敏感变量泵对其液压系统进行设计及仿真分析。该液压系统主要由负载敏感变量泵、流量补偿阀、负载敏感阀、梭阀和液压缸等组成。在工作过程中,负载敏感变量泵通过梭阀及负载敏感阀感知系统负载力而向系统提供所需流量。基于AMESim对该液压系统和变量泵进行建模及仿真分析,得到液压缸压力、负载口流量变化和梭阀流量补偿以及变量泵压力、流量和斜盘倾角变化情况。结果表明：变量泵可根据负载所需压力和流量实时调整斜盘倾角大小,进而实现压力 流量补偿功能;负载压力和流量阶跃变化时,变量泵具有良好的动态补偿特性。     

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。     

Vane tip detachment in a positive displacement vane pump

This paper reports on the theoretical study of the transient chamber, pressure and vane motion in a positive displacement vane pump which widely used in the automotive power steering systems. For analyzing the vane detachment, dynamic equation of vane motion and flow continuity equations are derived and then solved simultaneously using the numerical integration. Vane detachment is shown to be a function of the chamber pressure, rotational speed, and the design geometry of pump. Vane detachment occurs due to excess compression of chamber volume, and it can be reduced by adjustment of design parameters. Specially, silencing V-groove in side plate and radius reduction ratio of compression zone in the cam ring are important design factors for reducing the vane detachment.     

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。     

离心泵偏置短叶片叶轮内部流动的粒子图像速度测量

对三副短叶片不同偏置的低比转数复合叶轮离心泵,应用粒子图像速度仪分别测试大流量、设计流量和小流量三种工况下长短叶片叶轮同一叶槽内的瞬时流场.分析叶槽内相对速度矢量、速度等值线的特征,揭示短叶片不同偏置时的速度分布规律.研究三副长短叶片复合叶轮出口处径向速度、切向速度、相对速度和相对液流角沿圆周的分布,测得与三副叶轮相对应的泵外特性曲线.测量结果表明,分流短叶片不同偏置对叶槽内流场的影响差异明显,当短叶片进口相对出口向压力面偏转时,叶轮出口相对速度分布很不均匀,短叶片工作面出口存在较大的低速区;与之相反,当短叶片进口相对出口向吸力面偏转时,叶轮出口速度分布较均匀,并且泵的扬程与流量曲线明显右移,大流量时,效率显著提高.     

Numerical simulation of water flow in an axial flow pump with adjustable guide vanes

A new adjustable guide vane (AGV) is proposed in this paper. This vane can reduce hydraulic losses and improve the performance of an axial flow pump. The formula of AGV adjustment was obtained after theoretical analysis. The fluid flow inside the axial flow pump with a fixed guide vane and adjustable guide vane was simulated. The calculated Q-H curves for the fixed guide vane agreed well with the experimental ones. The results show that the attack angle and flow separation have an important contribution to the vortices which create hydraulic losses in the guide vane channel. The AGV can decrease hydraulic losses and significantly enhance the pump head and efficiency by changing the guide vane angle.     

Static pressure recovery analysis in the vane island diffuser of a centrifugal pump

The overall performance of a vane-island type diffuser of a centrifugal pump model was obtained by means of directional probe traverses. These measurements were performed in an air model of a real hydraulic pump for five volume flow rates. Directional probe traverses are performed with a classical three-hole probe to cover most of the complete inlet section of the diffuser from hub to shroud and from pressure to suction side. Existing Particle image velocimetry (PIV) measurement results are also used to compare probe measurement results between the inlet and outlet throats of vane island diffuser at mid-span. Some assistance from already existing unsteady calculation, including leakage effects, is used to evaluate the numerical approach capability and to correctly define the mean initial conditions at impeller’s outlet section. Pressure recovery and the measured total pressure loss levels inside this particular vane diffuser geometry are then calculated. Detailed analysis of the flow structure at the inlet section of the vane island diffuser is presented to focus on pressure evolution inside the entire diffuser section for different flow rates. The combined effects of incidence angle and blockage distributions along hub to shroud direction are found to play an important role on loss distribution in such a diffuser.     

基于CFX的导叶与叶片间距对泵装置性能改变的研究

基于CFX采用数值模拟方法计算轴流泵导叶进口边与叶轮叶片出口边的平行间距S的变化对泵装置性能的影响。在质量守恒定理和动量守恒定理的基础上,应用Navier-Stoke方程和标准k-ε湍流模型,通过对轴流泵全流道三维湍流数值模拟,求解了导叶出口处的速度场和压力场。分析了S=9mm,S=12mm,S=15mm 3种情况下,流量、扬程、功率和效率的关系,研究了轴流泵导叶进口边与叶轮叶片出口边的平行间距的变化对泵装置性能的影响。     

螺旋流对环形射流泵性能影响的数值模拟

为了提高环形射流泵的输送效率,本文提出了一种利用导叶结构形成螺旋流的螺旋流环形射流泵。利用数值模拟的方法研究不同工作压力下的螺旋流环形射流泵和原型泵的速度、压力和湍动能分布计算结果,来分析螺旋流对环形射流泵的性能影响。数值模拟结果表明：在工作压力为130 kPa时,螺旋流使环形射流泵的流量比增加了43.1%,压力比降低了22.8%。螺旋流降低了环形射流泵喉管内的静压,更容易引起空化。螺旋流使得环形射流泵的效率在工作压力低于160 kPa时大于原型泵。螺旋流环形射流泵内具有更大的湍动能分布区域。随着工作压力升高,两种结构的环形射流泵湍动能分布差别减小。导叶阻力对螺旋流环形射流泵的效率有着重要的影响。     

旋涡泵内部流动分析及水力设计

依据摩擦力和离心力双重做功效应原理,阐述了旋涡泵的工作过程及泵内能量损失的原因。在分析5个代表性旋涡泵优秀水力模型主要技术参数基础上,拟合出叶片数Z、叶轮外径D、叶片宽度b、流道面积A及直径系数ε、宽度系数β和流速系数λ经验计算公式。通过分析比较提出旋涡泵机械效率ηm、容积效率ηv和流动效率ηh计算公式。25WZB1.5-25-0.75自吸旋涡泵开发的案例验证了本文设计方法具有较高的准确性。     

Computational study on the performance improvement of axial-flow pump by inlet guide vanes at part loads

In order to investigate the influence of adjustable inlet guide vanes on the hydraulic performance of axial-flow pump and impeller, the axial-flow pump with different inlet guide vane adjustable angles was simulated based on the RNG k-ε turbulent model and Reynolds time-averaged equations. The multivariate non-linear regression prediction model was established about the effect of adjustable inlet guide vane on the hydraulic performance of axial-flow pump based on the numerical simulation. The performance curves of axial-flow pump with different inlet guide vane adjustable angles were obtained by calculation, showing that the performance curve shifts towards larger flow volume in case the guide vanes are turned from positive to negative angle. With the increase of inlet guide vane positive angle, the optimum operating of pump is closer to smaller operating condition, but the hydraulic efficiency of pump is lower. The larger the flow is, the larger the decreasing amplitude of pump efficiency is. With the decreases of inlet guide vane negative angle, the higher hydraulic efficiency of pump increases first then decreases. The inlet guide vane angle affects the axial velocity distribution of the blade trailing edge.

     

导叶出口安放角对双向轴流泵性能的影响

导叶出口安放角是影响导叶能量回收能力的关键因素之一,为研究其对双向轴流泵性能的影响,采用流线法设计了11个不同出口安放角的导叶模型,通过数值方法分析各模型内流场特性和外特性。结果表明:设计工况下,出口安放角为70°时,模型效率最高,随着该角度增大,导叶出口后轴截面上的低压区扩大,同时在导叶吸力面中部靠近进口位置出现了较大的低压区,产生脱流及二次回流损失,模型效率下降。说明在设计导叶时,选取较小的出口安放角,且不同截面的翼型骨线采用直线与圆弧的直弯组合形式可以有效改善双向轴流泵在设计工况下的性能。