Design and experimental verification of a port plate in a gerotor pump to reduce pressure pulsation

In a gerotor pump, pressure pulsation occurs in a chamber through contact with the internal and external rotors. This causes an overhung load on the pump shaft bearing and cavitation, which affect the durability and noise of the pump. In this study, relief grooves on the port plate were designed to reduce pressure pulsation and verified experimentally. The opening areas between the port plate and chamber with and without relief grooves were obtained. The relation between the pressure pulsation and relief grooves was examined through a simulation and verified experimentally. The results indicated that the relief grooves were very effective at reducing and stabilizing the pressure pulsation of the pump outlet and in the chamber. Thus, installing relief grooves on the port plate can improve the durability of the pump and allow the size of the motor coupled with the pump to be reduced.     

水压柱塞泵关键结构参数对泵内空化的影响

针对水压柱塞泵由于空化引起的噪声、振动以及元件的腐蚀等问题,基于全空化模型与k-ε湍流模型,分析了柱塞腔在不同位置的气相体积分数的分布以及该分布产生的机理、卸荷槽处产生空化的机理,得到了不同斜盘倾角下柱塞腔和配流盘吸水口处气相体积分数随转角变化的特性曲线,以及一级卸荷槽深度与其气相体积分数和柱塞腔压力脉动率的关系。数值计算结果表明：空化主要发生在位于吸水区域的柱塞腔;与配流盘吸水口接触瞬时的柱塞腔的气相体积分数最高;减小斜盘倾角可以减小柱塞腔和配流盘吸水口的气相体积分数与持续时间;增大一级卸荷槽深度可以减小卸荷槽处空化程度,但会增大柱塞腔的压力尖峰和压力脉动率。     

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...     

球面配流对轴向柱塞泵性能影响的研究

为了对比分析球面配流与传统平面配流对轴向柱塞泵性能的影响,运用曲面造型技术建立基于球面配流的柱塞泵整体流域几何模型。在此基础上,采用动网格模拟缸体柱塞腔的轴向往复运动及旋转运动,利用计算流体动力学技术基于全空化模型对柱塞泵整体流域进行分析,分析了球面配流与平面配流对柱塞泵的压力流量脉动、空化现象等方面的影响。分析结果得出:在柱塞泵空化程度的影响方面二者差异很小,在配流过程中球面配流更加稳定,其压力、流量脉动率均优于平面配流。     

水压柱塞泵配流盘阻尼槽结构优化及试验研究

针对水压柱塞泵U形阻尼槽的结构参数进行研究,通过流场仿真对比不同阻尼槽结构参数下水压柱塞泵的流量特性,确定水压柱塞泵的压力、流量脉动率最优的阻尼槽结构参数,从而降低水压柱塞泵的流体振动。仿真结果表明,在现有结构参数下当水压柱塞泵阻尼槽宽度设置为2mm、深度为0.8mm、配流盘预升/泄闭死压角为11.8°时,柱塞泵的压力和流量脉动率最小。开展了水压柱塞泵的振动试验,对比了阻尼槽优化前后的试验数据,试验结果表明优化后的阻尼槽结构能够有效降低水压柱塞泵的振动。     

基于PumpLinx纯水轴向柱塞泵配流盘卸荷槽结构的仿真分析

以纯水轴向柱塞泵为研究对象,在同时考虑配流盘间隙和柱塞间隙的基础上,利用流体仿真分析软件PumpLinx,采用动网格技术并建立空化模型,研究配流盘减振结构对流量特性和压力脉动的影响。通过仿真分析U型槽、三角槽、孔槽结合和无阻尼槽四种不同的减振方案在配流过程中的压力脉动和流量脉动,进而比较得出最佳的高压卸荷槽结构。仿真结果表明,采用U型槽结构的配流盘在预升压过程中优于其他三种结构,且其出口的流量更加平稳,脉动率更小。     

高压轴向柱塞泵配流空蚀特性的评价

分析高轴向柱塞泵的空蚀特性,提出了一种评价空蚀特性的方法,并将其用于泵的实际设计。针对实验中轴向柱塞泵出现的空蚀破坏,对轴向柱塞泵配流过程进行计算流体动力学(CFD,computational fluid dynam ics)解析,得到了配流盘不同位置的速度分布和压力、速度随缸体转角的变化曲线;得出轴向柱塞泵空蚀破坏的机理———空蚀破坏不仅取决于减压槽附近的速度和压力大小,还取决于速度的方向;并且指出如果减压槽处的射流角大小在30°~65°范围内高压轴向柱塞泵就不容易产生空蚀破坏的问题。应用该方法对配流盘进行改进后,从空蚀破坏方面讲,泵的寿命延长到了原来的4倍多。     

某型航空液压柱塞泵压力脉动优化设计

为解决飞机液压能源系统中液压柱塞泵压力脉动带来的危害,保证航空液压系统的工作稳定性,防止管路系统的损坏,以某型航空液压柱塞泵为研究对象,提出了基于配流盘包角和缓冲瓶容积的柱塞泵压力脉动优化设计方法,探究了柱塞泵压力脉动产生机理与配流盘包角设计原理。基于AMESim软件进行了柱塞泵压力脉动仿真分析,并通过试验进行了验证。结果表明:2号配流盘和240 mL缓冲瓶组合的压力脉动优化效果最佳。     

Optimal design of the gerotor (2-ellipses) for reducing maximum contact stress

The oil pump, which is used as lubricator of engines and auto transmission, supplies working oil to the rotating elements to prevent wear. The gerotor pump is used widely in the automobile industry. When wear occurs due to contact between an inner rotor and an outer rotor, the efficiency of the gerotor pump decreases rapidly, and elastic deformation from the contacts also causes vibration and noise. This paper reports the optimal design of a gerotor with a 2-ellipses combined lobe shape that reduces the maximum contact stress. An automatic program was developed to calculate Hertzian contact stress of the gerotor using the Matlab and the effect of the design parameter on the maximum contact stress was analyzed. In addition, the method of theoretical analysis for obtaining the contact stress was verified by performing the fluid-structural coupled analysis using the commercial software, Ansys, considering both the driving force of the inner rotor and the fluid pressure, which is generated by working oil.

     

液压轴向柱塞泵配流盘气蚀机理

对轴向柱塞泵配流盘进行气蚀试验。在试验条件相同的情况下,根据减压槽处结构不同的配流盘,得到两种截然不同的气蚀破坏结果。针对试验中两种配流盘的配流过程进行计算流体动力学(Computational fluid dynamics,CFD)解析,得到了配流盘不同位置的速度分布,以及压力、速度随缸体转角的变化曲线;得出配流盘发生气蚀的机理,即气蚀不仅取决于配流盘附近的速度和压力大小,还取决于速度的方向——射流角;提出通过改变配流盘结构,将油液回冲阶段初期的射流角控制在30°～60°内来减少配流盘上气蚀的方法。根据配流盘气蚀产生的机理将油液回冲阶段初期的射流角控制在30°～48°,经过试验,就气蚀破坏来讲配流盘的寿命延长到了原来的4倍多。     

轴向柱塞泵配流副润滑特性的研究进展

介绍了国内外有关轴向柱塞泵配流副润滑特性方面的研究成果，并进行了综合分析和比较。指出需借鉴国外现有的关于轴向柱塞泵配流副压力分布规律的理论，确定最佳剩余压紧系数，现有的配流副结构设计方法和理论依据需进一步完善。建立了轴向柱塞泵配流副润滑特性试验平台，可在不同压力、温度、转速、结构下测试配流副间隙并得出配流副润滑膜的形成及变化规律。通过润滑特性测试平台还可以确定最佳水液压柱塞泵配流副润滑结构和材料配对，为研制出性能良好的轴向柱塞式水液压泵奠定实验基础。     

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。     

海水淡化轴向柱塞泵流体特性分析

采用数值分析的方法对柱塞泵各腔内流体的流态进行分析,确定流体的流态,证明了在仿真计算时将流体模型设置为湍流模型的合理性,并在此基础上建立流体分析模型。该模型主要包括吸、排水腔流体模型、配流盘流体模型、润滑液体膜流体模型和柱塞腔流体模型5部分。运用CFD软件对该模型进行分析时,通过动网格技术实现对柱塞泵吸水、加压、排水整个工作过程周期性变化的仿真分析,模拟出柱塞泵工作过程中流场的动力学特性。最后,将仿真得到的柱塞泵排水口压力波动结果与试验结果进行比对,发现仿真结果与试验结果能够较好的吻合,验证了仿真分析的有效性。     

Relation between pressure variations and noise in axial type oil piston pumps

Pressure variation is one of the major sources on noise emission in the axial type oil piston pumps. Therefore, it is necessary that the pressure variation characteristics of the oil hydraulic piston pumps be clarified to reduce the pump noise. Pressure variations in a cylinder at the discharge region and the pump noise were simultaneously measured with discharge pressures and rotational speeds during the pump working. To investigate the effects of the pre-compres-sion and the V-notch in the valve plate, we used the three types of valve plates. In this research, it is clear that the pressure variation characteristics of axial type oil piston pumps is deeply related to the pre-compression and to the V-notch design in valve plate. Therefore, we could reduce the pump noise by using the appropriate pre-compression angle and the notch design that are between the suction port and the discharge port in valve plate.     

配流盘三角形节流槽抗空化结构改进研究

轴向柱塞泵配流盘三角形节流槽主要是减小柱塞腔及泵出口压力的波动.由于节流槽过流面积小,且槽两端压差大,流体高速流过节流槽的同时压力急剧减小,从而产生空化.为减小配流盘三角形节流槽的空化,提出对配流盘三角形节流槽抗空化的结构改进方案:预卸压阶段,在不改变节流槽通流面积的条件下,减小三角形节流槽倾角可提高其空化抑制性;预升...     

矩形薄板振动式液压脉动衰减器模态分析

针对液压系统压力脉动提出一种矩形薄板振动式压力脉动衰减器结构,利用矩形薄板的各阶模态来达到宽频带压力脉动衰减效果。当液压油的脉动频率接近共振矩形板的某一阶固有频率时,就会激发相应模态振型将该频率成分的脉动能量以最大限度的衰减掉。运用ANSYS Workbench对共振板进行湿模态分析,得到前12阶固有频率与振型。分析结果表明:矩形薄板振动式压力脉动衰减器结构紧凑,各模态频率分布均匀且密集,具有扩宽液压压力脉动频率带效果,适应不同工况工作。     

降低离心式纸浆泵压力脉动的措施

分析了离心泵内压力脉动的产生机理,分别阐述了汽蚀、回流、涡流、离心泵叶轮形状及叶轮出口与隔舌相互干扰对纸浆泵压力脉动的影响。总结出了降低压力脉动的4条途径：提高泵的抗汽蚀性能;控制进口回流;减弱出口涡流;改变叶轮和隔舌的形状,完善叶轮与隔舌参数的匹配。分析得出：从泵的水利设计方面来优化叶轮和隔舌的参数,是降低纸浆泵压力脉动的最有效方法。     

轴向柱塞泵压力脉动特性优化与改进方案

该文提供轴向柱塞泵压力脉动特性的优化改进方案,以提高泵的可靠性和使用寿命,文中以试验数据和使用效果为基础数据进行分析,通过改进配油盘结构来减小压力脉动和噪声,并利用高精度仪器分析及验证改进效果。     

基于全空化模型的高压柱塞泵配流盘空化研究

空化是影响轴向柱塞泵性能的主要因素之一, 将引起轴向柱塞泵的内部冲击和噪声, 甚至失效等问题。采用Pumplinx建立轴向柱塞泵内部流体域动态模型, 仿真分析了轴向柱塞泵配流盘吸油口卸荷槽和腰型槽内部流场速度、压力及空泡随时间的变化规律。研究结果表明, 空化不仅影响配流盘卸荷槽的高低压过渡区, 而且对配流盘吸油口侧的腰型槽内壁同样会产生严重影响。通过对比斜盘轴向柱塞泵在35 MPa全排量工况下, 耐久性试验过程中出现的配流盘吸油口腰型槽内壁表面金属剥蚀区域, 验证了仿真结果的准确性。     

基于流量脉动系数的齿轮泵齿廓的主动设计及特性分析

为了降低齿轮泵的流量脉动，提出了基于流量脉动系数的齿轮齿廓的主动设计方法。分析了基于极距和压力角函数的齿廓方程的数学描述方法，建立了基于流量脉动系数的齿轮泵中齿廓的主动设计的数学模型，给出了避免齿顶变尖和齿廓交叉的约束条件。以流量脉动系数为10%的齿轮泵为例，设计了齿轮泵的主体结构，分析了齿轮泵的基本特性，并与相同参数的渐开线齿轮泵进行了对比分析。研究结果对于缓解齿轮泵的流量脉动具有重要的理论和实践意义。