液压约束活塞发动机配流阀系统工作过程建模与仿真

综合考虑液体可压缩性与泵阀运动魏氏效应对液缸内液体连续流条件的影响以及液压约束活塞发动机（HCPE）配流阀系统的动力特性，建立了描述HCPE配流阀系统运动规律的数学模型，并对所研制的W385—16／2三缸HCPE配流阀系统运动规律进行了仿真。结果表明：W385—16／2三缸HCPE配流阀在1200～2000r／min范围内运动性能比较稳定，但存在较大的加速度冲击及开启和关闭滞后角，因此应对配流阀系统的结构进一步优化。     

转套式配流系统与阀式配流系统性能对比研究

往复柱塞泵的结构体积、容积效率和脉动特性是其重要的性能指标,决定了柱塞泵在实际应用中的空间占用、机械效率、使用寿命和噪声产生等问题。针对传统往复柱塞泵采用的阀式配流系统与新型的转套式配流系统,在体积结构、压力脉动和容积效率3个方面进行对比研究。将两种配流系统设计为相同的额定输出流量、额定输出压力和额定工作转速,并将其体积进行比较,对转套式配流系统在Fluent软件中进行仿真,并将其脉动情况和容积效率与阀式配流系统进行对比分析。结果表明:转套式配流系统在结构体积和压力脉动方面均优于阀式配流系统,在额定工况下,转套式配流系统的容积效率较高,且表现稳定,当工作转速较大时,其容积效率急剧下降。     

液压约束活塞发动机配流系统的优化设计

液压约束活塞发动机是一种新型液压动力系统,配流阀系统是其中不可缺少的重要元件。对配流系统进行最优化设计,可大幅度地缩短系统设计周期,改善设计方案,从而达到提高整机产品质量的目的。基于最优化技术,采用对容积效率和阀的寿命线性加权的方法,得出了总目标函数,建立液压约束活塞发动机配流系统的优化模型。通过Matlab语言程序对其进行优化设计,对优化数学模型进行求解。对优化前后的结果进行分析,优化后吸入阀和排出阀的冲击力分别下降了48.77%和44.50%,优化后的容积效率提高了10.06%。计算结果表明,所采用的算法是可行的、有效的。对此系统的出水阀压力和流量随转速、油门的变化关系进行试验研究,将试验结果与仿真结果进行对比,仿真结果与试验结果非常接近,误差在6%以内。从而验证了液压约束活塞发动机阀式配流系统优化模型的正确性与精确性。     

新型液压振动破碎锤先导式配流阀的研究

介绍了最新研究设计的一种新型先导式配流阀，使用该阀可以实现液压破碎锤的压力反馈控制，即通过调节先导阀的调定压力，来控制液压系统的压力，从而达到无级调节液压破碎锤冲击能的目的。对新阀进行了动态计算机仿真研究，为进一步研制该阀提供了理论依据。     

内燃式水动力系统的满负荷特性

提出了一种直接利用内燃机活塞的直线往复运动实现水压力能输出的新工作模式。实现了内燃机和柱塞式水泵结构的一体化,研制了内燃式水动力系统试验样机。介绍了其工作原理和结构特点。采用计算机仿真的方法, 得到了满负荷条件下的主要工作性能。结果表明,在满负荷条件下,其有效功率、有效热效率及输出压力比内燃机一柱塞式水泵组合系统大约高13％-15％;燃油消耗率大约低15％左右。通过试验,给出了满负荷条件下燃油消耗率、输出压力、输出流量与曲轴工作转速之间的关系曲线,并与仿真结果进行了比较。给出了满负荷条件下, 内燃式水动力系统转速的最佳工作区间。     

新型液压破碎锤先导式配流阀的仿真研究

介绍了作者最新研究设计的一种新型先导式配流阀 ,使用该阀可以实现液压破碎锤的压力反馈控制 ,即通过调节先导阀的调定压力 ,来控制液压系统的压力 ,从而达到无级调节液压破碎锤冲击能的目的。本文对新阀进行了动态计算机仿真研究 ,为进一步研制该阀提供了理论依据     

入口压力对转套式配流系统空化的影响

入口压力的变化会改变转套式配流系统内部流场的压力分布,影响系统内部空化特性。利用流场分析软件Fluent对转套式配流系统的流体域进行仿真计算,设置不同的入口压力,考察空化相关参数随入口压力变化的规律,提出开发适配转套式配流系统的新空化模型将是未来研究工作的重点,并应用YST380W型液压综合试验台对仿真结果进行试验验证。结果表明,入口压力的提高能有效降低转套式配流系统的空化程度,减小最大气体体积分数和空化占比,提高容积效率。     

转套式配流系统U型减振槽结构设计优化

转套式配流系统中减振槽结构参数对系统的流量脉动、压力冲击、工作噪声、工作寿命等具有重要影响。以转套式配流系统U型减振槽的厚度、高度和包角为设计变量,考虑流量倒灌约束,建立了以压力极值最小为目标的设计优化模型。以i SIGHT优化设计框架搭建了系统设计优化平台,完成了设计变量对优化目标的灵敏度分析和结构优化。优化后泵的容积效率基本不变,泵腔压力极值减小了8.3%,显著降低了压力超调现象引起的冲击、振荡等问题,提高了整个配流系统工作的稳定性。优化结果具有较强的稳健性,但额定工作转速设定值较大时还需要重新优化U型减振槽结构。     

往复柱塞泵转套式配流系统的结构原理

往复柱塞泵用途广用量大,但在用的电磁开关阀或单向阀配流系统结构松散、压力损失大、成本高、容积效率受工作频率影响大。本文首先提出了将往复直线运动转化为单向旋转运动的直动主动杆圆柱导槽凸轮机构,进而形成往复柱塞泵转套式配流系统的结构原理,利用柱塞的往复运动驱动配流套单向转动,实现配流功能,克服了阀式配流系统的诸多弊端。给出了凸轮槽型线和各主要结构件中心角的设计要求,为转套式配流系统的进一步设计研究提供了依据。     

三缸内燃泵配流阀容积效率对整机性能影响的仿真研究

介绍了内燃泵(ICP)的结构原理,并对其进行了动力分析。考虑液体可压缩性与液体连续流条件建立了ICP配流阀的动力学模型,研究了阀的容积效率特性。阀的固有频率接近样机工作频率的整数倍时,容积效率大幅度降低。样机标定转速与容积效率最低转速较为接近,不利于系统正常稳定工作,应该对配流阀结构进一步优化。容积效率的变化对ICP的燃油消耗率、输出流量、有效热效率、有效功率等性能指标影响较大,但对输出压力基本没有影响。     

Experimental and Analytical Investigation of Floating Valve Plate Motion in an Axial Piston Pump

The purpose of this investigation was to experimentally measure the motion of the floating valve plate in an axial piston pump under various operating conditions and to develop a model to determine how the floating valve plate motion affected the lubricating pressures between the valve plate and cylinder block. In order to achieve the objectives, a hydraulic circuit was designed and developed to incorporate and operate a floating valve plate axial piston pump. The hydraulic circuit integrating the axial piston pump (axial piston pump apparatus, APPA) consists of a series of valves, pressure sensors, a charge pump, flow meters, temperature sensors, a heat exchanger, and proximity probes. The floating valve plate axial piston pump housing was modified to incorporate three proximity probes to measure the valve plate position and motion relative to the cylinder block, thus allowing for determination of the film thickness within this contact. The results illustrate that as the pump starts up the valve plate experiences vibrations and begins to lift relative to the cylinder block. Then as the pump reaches steady-state operation the valve plate achieves a fixed position and tilt. The results also demonstrate that under steady-state operation, the valve plate vibrates and this vibration correlates well with the speed and the number of pistons in the pump. The measured film thickness results were then used in a lubrication model to determine the pressures generated between the floating valve plate and the cylinder block. The analytical results highlight how the motion of the valve plate directly correlates to the pressure pulsations seen in the lubricating gap.     

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。     

恒压变量斜轴泵联合仿真模型及特性分析

恒压斜轴式变量泵排量大，压力高，广泛应用于工程机械、冶金机械、矿山机械和船舶等的液压系统中。其基本原理是通过设定先导比例溢流阀压力，缸体摆角自动调节，使泵出口压力与先导溢流阀设定值相同。在理论分析的基础上，采用SmulationX软件，构建了变量泵液压与机械的联合仿真模型，对比例变量恒压柱塞泵静态及动态输出压力流量特性进行分析，研究变量弹簧对动态特性的影响。仿真结果表明：恒压变量泵压力和流量特性稳定，变量弹簧刚度越大，恒压泵响应越快。该研究可为高性能液压泵元件的设计提供指导。     

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...     

2D伺服阀矩形先导控制阀口气穴特性研究

为研究双自由度（2D）伺服阀先导控制阀口处气穴现象的影响因素及对阀芯稳定性的影响,运用Fluent软件中cavitation模型对2D伺服阀矩形先导阀口进行了气穴特性的仿真研究。研究表明,在出口压力低于1 MPa时,阀口处会出现气穴现象,且因气穴指数σ较小,故在弓形感受通道会出现气泡现象,出口压力高于5 MPa时,无明显气泡现象但阀口处的气穴仍然存在;随着入口流速增加,阀口内侧壁和外侧壁处气穴强度和分布范围增加;在出口压力0.1 MPa情况下,随着阀口开度增加气穴现象减弱。结果表明,2D伺服阀正常工作时先导阀口处会产生气穴,对伺服阀阀芯运动的稳定性产生干扰。     

电比例斜盘式恒压柱塞泵的联合仿真与特性研究

为了研究电比例斜盘式恒压柱塞泵的动静态特性，在分析其工作原理、运动特性和流量特性的基础上，利用SimulationX软件搭建恒压泵的机械、液压联合仿真模型进行研究，分析了变量缸大小腔直径比、变量缸弹簧刚度和主控压力阀的阀芯直径对恒压泵动态特性的影响。研究结果表明：电比例斜盘式恒压柱塞泵泵具有良好的动静态特性；主控压力阀阀芯直径越大，压力稳态值越接近设定压力值；弹簧刚度的增大和变量缸大小腔直径比值的减小都会提高恒压泵的动态响应速度，但超调量也会随之增大。     

基于摩擦轮反馈的数字液压缸系统

提出了一种柔性闭环反馈式数字液压缸系统.该系统采用一种基于摩擦轮柔性连接方式进行反馈控制,通过步进脉冲信号驱动阀芯轴向移动,打开进出油口,推动活塞杆移动,并带动摩擦轮转动,通过与摩擦轮相连接锥齿轮传动将活塞杆运动传递给反馈螺母,进而控制阀芯反向移动,闭合进出油口.该系统通过阀芯的轴向移动距离来控制液压缸的输入流量及活塞...     

Analysis of ring pack lubrication

This paper describes a method developed for the simulation of ring pack lubrication characteristic in an internal combustion engine. In general, the quantity of oil supply for piston ring lubrication may be insufficient in filling the entire volume formed at the interference between the piston ring and the cylinder liner. Thus the oil starvation condition should be considered in analyzing piston ring lubrication. In order to reasonably estimate the amount of oil left over on the cylinder liner, the flow rate at the posterior portion of the interface should be calculated with an adequate boundary condition that confirms flow continuity condition. In this analysis, oil starvation and open-end boundary conditions are considered at the inlet and outlet of the piston rings. The lubrication characteristic of each piston ring is obtained by an iterative method with sequential steps. It is revealed that piston rings are operated under oil starvation in most operating cycles and the result under these conditions are quite different from that with the fully-flooded assumption.     

轴向柱塞泵降噪分析与研究

轴向柱塞泵在某平地机装机试用过程中出现啸叫的现象,通过原型泵和故障泵噪声对比测试分析,判断柱塞泵噪声异常是由于配流盘过渡区采用小孔阻尼引起的。根据对配流盘的计算分析、CFD仿真,认为配流盘过渡区小孔阻尼结构会导致柱塞腔较大的压力冲击,从而产生较大的流体噪声。将配流盘过渡区小孔结构改进为三角槽结构后,降噪效果得到显著的改善。     

Effect of piston bowl shape on the in-cylinder flow characteristics of IC engines

Numerical simulation of the in-cylinder flow for internal combustion (IC) engine with different bowl shapes has been performed. The LES models are applied to a piston-cylinder assembly with a stationary valve and a harmonically moving piston. Gas motion inside the engine cylinder determines the thermal efficiency of an IC engine, and combustion chamber geometry affects the performance of the IC engine. Comparison of the flow characteristics inside the engine cylinder equipped with different piston geometries shows that the squish flow affects the turbulence generation process near the top dead center during compression stroke. The A-type combustion chamber with reentrant shape is shown to have higher radial velocity and turbulence intensity in the piston bowl compared with other types. Results of these simulations aid in the improved understanding of the effect of intake and compression process of piston geometry on the in-cylinder flow. The detailed flow characteristics inside the in-cylinder for different piston bowl shapes can offer basic guidelines to improve the combustion process.