液压柱塞泵运动副磨损特性研究综述

针对液压柱塞泵的3对主要运动副:柱塞-缸体副(柱塞副)、缸体-配流盘副(配流盘副)、斜盘-滑靴副(滑靴副),对国内外围绕3对运动副磨损特性相关的研究进行了汇总和总结。柱塞泵运动副间隙的润滑形式为粘弹性动力润滑(EHL),磨损特性与油膜、介质、污染、运动副材料及表面形貌等密切相关。主要介绍了柱塞泵运动副的润滑磨损理论研究,影响磨损特性的运动副油膜特性相关研究成果,以及适用于柱塞泵运动副的磨损模型。对比分析了柱塞泵磨损特性研究常用的解析方法、仿真方法、实验方法,介绍了每种方法的优势及局限性。最后对影响柱塞泵运动副磨损特性的关键因素进行了总结,给出了有待解决的问题及研究方案。     

基于MATLAB凸轮柱塞泵的三维创新设计

针对凸轮机构运动平稳、结构简单紧凑等特点,以1个沟槽凸轮连接3个活塞,总计12个活塞的凸轮机构作为高压柱塞泵的动力端来设计柱塞泵。通过MATLAB数据分析,可知活塞数增多,使泵的流量增加,输出更加平稳,从而显著提高泵的工作效率。     

正开口配流盘轴向柱塞变量泵输出特性预测

为了准确地预测正开口式斜盘轴向柱塞泵的流动特性,通过对单个柱塞的运动特性、过流面积、密封带、泄漏等重要影响因素进行分析.在此基础上,用MATLAB编程建立柱塞以及柱塞泵的流动特性方程,并且绘制过流面积曲线和密封带曲线.在输入结构参数后对柱塞泵流动特性进行仿真和分析,得到在不同转速以及压力条件下的泵的输出流量特性.通过比...     

油液黏度对柱塞泵流动特性影响规律的研究

为分析油液的黏度对柱塞泵流动特性的影响,运用Fluent流场仿真软件对轴向柱塞泵的运动特性进行模拟。对比分析了不考虑油液黏性、考虑黏温与考虑黏压模型下柱塞泵的流动特性,仿真结果表明:油液的黏温模型对柱塞泵的流动特性影响较大,黏温模型下泵的泄漏较黏压模型增大0.7倍,黏度模型对柱塞泵的压力冲击无影响。模型的准确性得到了实验验证,为建立较为准确的柱塞泵动力学模型,以及研究其效率的影响机理提供技术支持。     

基于虚拟样机技术的轴向柱塞泵动态特性分析

为开发新式高性能轴向柱塞泵,在分析柱塞泵工作原理和运动规律的基础上,采用Kane-Huston方法建立轴向柱塞泵机液耦合作用的多体力学模型,根据轴向柱塞泵流体特性及控制原理建立其液压系统模型,并构建二者实时接口连接的虚拟样机模型。建立某型号斜盘式轴向柱塞泵的虚拟样机模型并进行数值求解和仿真模拟,数值计算和仿真结果基本一致。研究柱塞泵机-液耦合作用下的运动特性,泵出口流量及压力脉动特性以及柱塞泵的流量控制特性,并研究柱塞泵相应动态特性的影响因素及其变化规律。基于虚拟样机技术的建模、仿真研究方法,能够全方位预测轴向柱塞泵的各项性能,正成为轴向柱塞泵性能研究的重要手段。     

高速航空柱塞泵研究现状

航空柱塞泵是飞机液压系统的核心动力元件,通过提高自身转速和压力来提高液压能源系统的功率密度。阐述了高转速航空柱塞泵的特点及分类,分析了高转速对航空柱塞泵带来的技术挑战,总结了国内外在高速柱塞泵研究领域的一些重要研究成果。详细阐述了航空柱塞泵在高速运动状态下的旋转组件动力学、吸油、排油、功率损失等特性,并提出了相应的防治措施。     

斜盘式轴向柱塞泵(马达)活塞与缸体之间的摩擦力测量

斜盘式轴向柱塞泵和马达中活塞与缸体之间的摩擦副是重要的组成部分。其性能好坏直接关系到柱塞泵和马达的寿命和效率。为了对比不同材料的活塞和缸体之间的平均摩擦力和起动摩擦力,在试验台上进行了斜盘式轴向柱塞元件活塞与缸体之间的摩擦力的测量。下面分别介绍试验台的结构原理、试件情况和试验结果。一、试验台结构在斜盘式轴向柱塞元件中,活塞除了受轴向力作用外,滑靴通过其球部对活塞有一个横向作用分力,这个力使活塞在缸体中倾     

非对称轴向柱塞泵变排量控制特性分析

非对称轴向柱塞泵直接闭式控制单出杆液压缸系统具有结构紧凑、能效高和噪声低的优势,其排量控制特性直接影响泵控系统运行特性。基于此,提出基于斜盘摆角位移反馈的排量控制方案,根据电液比例排量调节工作原理,考虑弹性负载刚度及外负载力干扰的影响,建立了非对称轴向柱塞泵的变排量控制系统模型。通过MATLAB/Simulink仿真分析了不同活塞直径、负载刚度、斜盘摆角、负载压力对泵的出口流量动态特性的影响。仿真结果表明,减小液压缸活塞直径、增大负载刚度可以加快响应速度;增大负载压力可以提高响应稳定性。通过实验验证了仿真结果正确性,实验表明非对称泵的变排量工作性能稳定可靠。     

滚动活塞压缩机运动副摩擦模型的研究现状

滚动活塞压缩机在现代制冷与空调系统当中得到广泛应用,但由于摩擦磨损等问题突出,相对其他机型,本身在效率方面并无太大优势,而根据滚动活塞压缩机各运动副的摩擦状态,从现有摩擦学研究得出的摩擦模型中选择适合滚动活塞压缩机运动副实际工况的摩擦模型,建立滚动活塞压缩机运动副的摩擦模型,进而探明运动副的摩擦机理和摩擦特性提出有效的减摩方案,对提高滚动活塞压缩机的机械效率有着重要的意义。本文通过对摩擦学自开展理论研究至今的摩擦模型研究情况进行梳理,并对近年来关于滚动活塞压缩机运动副摩擦模型建立和摩擦特性方面的研究进行综述,结合作者的一些研究情况提出滚动活塞压缩机各运动副在摩擦模型建立和摩擦特性研究方面的总结和展望,为滚动活塞压缩机在摩擦特性的研究提供一定的开展思路。     

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。     

泥浆泵凹槽形仿生活塞寿命试验及耐磨机理分析

为提高泥浆泵活塞使用寿命,模仿自然界生物体表形态,在现有泥浆泵活塞工作表面加工不同尺寸的凹槽形仿生单元体,在相同的试验条件下,对比研究泥浆泵仿生活塞与标准活塞的使用寿命。试验结果表明,合理的凹槽形仿生单元体设计可以明显提高活塞使用寿命,本研究中最大可提高BW-160型泥浆泵活塞寿命69.52%;仿生活塞使用寿命受凹槽宽度的影响大于凹槽间距的影响;凹槽形仿生单元体尺寸过小,活塞寿命提高不明显,凹槽形仿生单元体尺寸过大,反而降低活塞寿命。分析了仿生活塞耐磨机理,即凹槽形仿生单元体的存在,能优化活塞表面受力情况,增大储油空间,改善泥浆泵活塞缸套系统界面润滑条件,是提高泥浆泵活塞使用寿命的重要原因。     

Investigation on the radial micro-motion about piston of axial piston pump

The limit working parameters and service life of axial piston pump are determined by the carrying ability and lubrication characteristic of its key friction pairs. Therefore, the design and optimization of the key friction pairs are always a key and difficult problem in the research on axial piston pump. In the traditional research on piston/cylinder pair, the assembly relationship of piston and cylinder bore is simplified into ideal cylindrical pair, which can not be used to analyze the influences of radial micro-motion of piston on the distribution characteristics of oil-film thickness and pressure in details. In this paper, based on the lubrication theory of the oil film, a numerical simulation model is built, taking the influences of roughness, elastic deformation of piston and pressure-viscosity effect into consideration. With the simulation model, the dynamic characteristics of the radial micro-motion and pressure distribution are analyzed, and the relationships between radial micro-motion and carrying ability, lubrication condition, and abrasion are discussed. Furthermore, a model pump for pressure distribution measurement of oil film between piston and cylinder bore is designed. The comparison of simulation and experimental results of pressure distribution shows that the simulation model has high accuracy. The experiment and simulation results demonstrate that the pressure distribution has peak values that are much higher than the boundary pressure in the piston chamber due to the radial micro-motion, and the abrasion of piston takes place mainly on the hand close to piston ball. In addition, improvement of manufacturing roundness and straightness of piston and cylinder bore is helpful to improve the carrying ability of piston/cylinder pair. The proposed research provides references for designing piston/cylinder pair, and helps to prolong the service life of axial piston pump.     

直线电机驱动柱塞泵的运动规划研究

为了改善柱塞泵的流量特性,系统研究了恒流量直线电机驱动柱塞泵的可行运动规划。经计算,四电机双作用柱塞泵以三角波间隔π/2相位差或以间断式梯形波间隔π/2相位差为运动规划,是具有冗余功能的可行方案。应用AMESim软件,构建了四直线电机双作用柱塞泵系统的仿真模型。仿真实验发现,三角波曲线间隔π/2相位差的方案是实际流量脉动较小的优选运动规划。     

Modeling and Simulation on Axial Piston Pump Based on Virtual Prototype Technology

A particular emphasis is placed on the virtual prototype technology (VPT) of axial piston pump. With this technology it is convenient and flexible to build a complicated 3D virtual based on real physical model. The actual kinematics pairs of the parts were added on the model. The fluid characters were calculated by hydraulic software. The shape of the parts, the flexible body of parts, etc were improved in this prototype. So the virtual prototype of piston pump can work in computer like a real piston pump, and the flow ripple, pressure pulsation, motion principle, stress of parts, etc can be investigated. The development of the VPT is introduced at the beginning, and the modeling process of the virtual prototype is explained. Then a special emphasis is laid on the relationship between the dynamics model and the hydraulic model, and the simulations on the flow ripple, pressure pulsation, motion principle, the stress and strain distribution of the middle shaft and piston are operated. Finally, the advantages and disadvantages of the VPT are discussed. The improved virtual prototype of piston pump more tally with the real situation and the VPT has a great potential in simulation on hydraulic components.     

一种新型单作用泥浆泵活塞

活塞是钻机泥浆泵生产中的重要部件,其使用寿命直接影响到钻井生产的效率。本文通过对传统活塞的工作原理及受力情况的分析,并结合其在使用中存在的问题,设计了一种新型单作用活塞。     

基于离心涡轮的液压柱塞泵自增压技术研究

液压柱塞泵由于自身吸油特性不好,入口油压低时极易造成吸油不足产生气穴,引起振动和气穴噪声,对液压系统危害很大。而且入口吸油不足还极大地限制了泵工作转速的提高和减少使用寿命。文中研究在液压柱塞泵入口腔内集成离心涡轮,实现液压柱塞泵自增压。     

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.     

边界滑移对柱塞偶件间油膜流动规律的影响

斜盘式轴向柱塞泵内柱塞偶件间油膜为相对运动的偶件提供润滑及密封作用。油膜流动将直接影响柱塞偶件的工作性能。深入分析偶件间油膜的流动规律对设计与优化柱塞偶件有重要意义。基于Navier-Stokes（N-S）方程,引入Navier边界滑移推导偶件间油膜流动方程,根据柱塞运动的周期性规律,分析单个周期内滑移长度和柱塞泵转速对油膜流动剪应力及流量的影响。研究发现：吸油阶段时近柱塞壁面处油膜剪应力随滑移长度增大而减小,流量随着滑移长度增大而增大,柱塞运动速度最大且滑移长度由1 μm增大到3 μm后,剪应力减小18%,流量增大13.59%;排油阶段柱塞运动速度越大,近柱塞壁面处剪应力和油膜流量与无滑移条件下的差距越小。在滑移长度为1 μm的条件下柱塞泵转速由1 500 r/min增大到4 000 r/min时,近柱塞壁面处的油膜剪应力与无滑移条件下相比降低明显,一个周期内油膜总流量与无滑移条件下相比差距减小。     

柱塞泵机液动态耦合仿真与实验研究

为解决机液耦合条件下斜盘式轴向柱塞泵的数字化设计问题,采用基于机械与液压系统联合仿真的方法对柱塞泵进行建模与解耦分析。基于功率键合图理论建立了柱塞泵液压模型,并定义了柱塞泵柱塞腔流体对柱塞端面的压力为耦合变量,利用拉格朗日法建立了柱塞泵刚体动力学模型,将液压模型耦合变量作为动力学模型的输入,定义动力学模型的实际转速测量为液压模型的输入,从而构成一个完整机液耦合仿真模型,通过解析对柱塞泵进行了机液解耦设计。最后,搭建了实验平台,以泵出口的流量和压力为检测量,比较了仿真结果与实验结果,从而验证了该方法的正确性与可行性,为柱塞泵的一体化设计奠定了基础。     

400#水泥车柱塞泵凡尔体损坏原因分析及改进设计

重点介绍了一种柱塞泵凡尔体的设计改进。通过对400#水泥车柱塞泵凡尔体损坏原因的分析,对其结构及其配合组件进行了改进设计,以期实现提高凡尔体使用寿命的目的。