并联型三配流窗口轴向柱塞泵特性理论分析及试验研究

采用液压泵按闭式回路方法驱动液压缸,是电液控制技术领域的研究热点,这一技术在对称液压缸的控制中已获得很好应用,但对于广泛采用的差动缸,效果一直不尽如人意.为此,依据阀控缸技术中非对称阀控非对称缸的思想,提出采用三配流窗口轴向柱塞泵直接闭式驱动差动缸运动的原理,方案是改造现有轴向柱塞泵的吸油窗口为并联布置的两个窗口,增加一个柱塞,将普遍采用的9柱塞泵改为10个柱塞,并分成两组,使每一组柱塞的吸排油窗口在半径方向错开位置,分别对应配流盘上的二个配流窗口.研究工作中,在SimulationX软件环境下,建立考虑单个柱塞运动特征和配流面积随转角变化的液压泵仿真模型,通过数字仿真确定了泵的关键参数,特别是缸体和配流盘卸荷槽的尺寸,设计并制造了样机,在试验台上对多种转速下泵的压力、流量和噪声等基本特性进行测试,验证了原理的正确性.     

并联型双吸、排油口轴向柱塞泵应用仿真研究

并联型双吸、排油口轴向柱塞泵有多种工作方式,其结构可通过将两口轴向柱塞泵吸、排油窗口分别改为并联布置的两个窗口加以实现,采用10个柱塞以达到流量均衡的目的。为分析其流量压力输出特性及加载后的工作情况,应用Simulation X软件对液压泵进行建模,并对其不同工作方式下加载不同类型的负载进行仿真实验。仿真结果表明,柱塞在配流盘死点区域与配流窗口接通瞬间,由于通流面积的突变会造成短暂的压力流量冲击现象,转速越高,脉动越大,可通过综合运用减震三角槽减小过渡区域面积等措施减小冲击。液压泵转速进行正反转切换时,也会产生一定的流量压力冲击,转速不可进行瞬时正反转转换。     

轴向柱塞泵非止点配流窗口过渡区压力脉动特性分析

为能用单台泵直接闭式控制差动缸运动,把轴向柱塞泵的吸油配流窗口改为两个独立的窗口,一个连接差动液压缸的有杆腔,另一个连接低压油箱,用于平衡差动缸的面积比,但柱塞通过这两个配流窗口之间的过渡区时,因处于泵的非止点位置,柱塞腔容积变化较大,引起大的流量和压力变化,产生大的噪声,为了减小其影响,需要对柱塞通过此过渡区域的特性进行分析.为此,采用仿真软件SimulationX,建立柱塞通过配流窗口的仿真计算模型,对单个柱塞腔内部以及泵输出油口压力和流量动态过程进行仿真,综合运用减震三角槽、阻尼孔和等效预压缩角三种措施,减小泵的流量和压力脉动.通过仿真计算,确定出合理的配流盘结构参数.在此基础上,进一步制造出样机,对泵的压力脉动特性进行试验测试,验证仿真结果及设计参数的正确性.研究工作丰富了柱塞泵的类型.     

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。     

工作参数对斜柱塞轴向柱塞泵流量特性的影响

针对斜柱塞轴向柱塞泵流量特性随工况参数变化而变化的特点,以A4VSO40变量斜柱塞轴向柱塞泵为研究对象,依据其工作过程中柱塞的空间位置关系,建立了其运动学方程,阐明了其单柱塞位移、速度等变量与斜柱塞轴向柱塞泵结构参数之间的关系,再利用AMESim平台,搭建出斜柱塞轴向柱塞泵仿真模型,深入分析了斜盘倾角、主轴转速、工作压力对其流量脉动特性的影响,其结果表明,主轴转速与斜盘倾角增大,其平均流量和脉动幅值增大,但脉动率减小;工作压力增大,其平均流量、脉动幅值、脉动率都减低。     

轴向柱塞泵柱塞泄漏特性研究

以柱塞配流海水泵为研究对象,分析了柱塞的运动特性,得出了泵的瞬时理论流量方程。在此基础上,建立了柱塞泄漏的数学模型并通过MATLAB软件进行了仿真分析。仿真结果表明,在柱塞泄漏影响下,柱塞泵的实际流量下降,流量脉动明显增大。泄漏脉动幅值随泄漏量的增大而增大,泄漏脉动频率与泵的转轴频率呈一定的倍数关系。     

新型恒流量轴向柱塞泵的理论分析及数值仿真

轴向柱塞液压泵的流量脉动、振动和噪声一直是液压泵领域研究的热点问题。提出用正圆柱螺旋面替代斜面的方法,分别用左旋面和右旋面对应吸油窗口和压油窗口,在此基础上设计反向错位双联泵的结构,即两个泵的螺旋面相背或相对,封油区相差一定相位,目的是设计出一种恒流量输出的轴向柱塞泵。通过MATLAB数值仿真确定关键参数,得出采用8根柱塞为基础的轴向柱塞液压泵进行反向错位双联,错位角为22.5°,此新型恒流量轴向柱塞泵在工作时瞬时流量值不变,输出流量恒定且输出流量值显著提高。     

双供油轴向柱塞泵压力流量的脉动特性

为了能用单台泵独立控制两条液压回路,在现有轴向柱塞泵的基础上,把泵的排油配流窗口分成两个串联配流窗口,与之对应的两个出油口分别连接两条油路。为了验证设计方案的可行性,在多学科仿真软件Simula-tionX中建立新型双排油轴向柱塞泵的仿真模型,对柱塞腔流量和压力在两个串联配流窗口之间过渡区域的特性做了仿真研究,确定了配流盘的结构,进一步制造了样机并进行试验测试。试验结果验证了仿真结果的正确性,研究工作为进一步推广运用新型双排油轴向柱塞泵奠定了理论基础。     

变转速变排量双控轴向柱塞泵脉动特性及噪声研究

基于对斜盘式轴向柱塞泵的理论分析,利用AMESim软件建立变排量柱塞泵模型。在同负载条件下,通过变转速和变排量调节对泵的压力脉动特性进行仿真测试及试验验证,得到仿真和试验曲线基本吻合,验证模型的准确性。并在此基础上根据试验及仿真数据,在相同负载和不同负载下,对采用转速、排量调节相组合情况下泵的压力脉动特性进行比较分析,结果表明随泵转速或排量变大,泵的压力脉动幅值均增大,在独立控制、同流量输出情况下,排量调节比转速调节脉动幅值大;在双控方式下,采用高转速、低排量方式压力脉动幅值最小,功率最大。进一步地,从噪声角度对泵特性进行分析,结果表明在转速、排量独立调节情况下,系统噪声的变化趋势与压力脉动一致;在同负载同流量、变转速和变排量相组合的液压系统中,系统噪声变化与压力脉动变化趋势恰好相反。在同负载同流量下对试验和仿真数据进行对比分析,仿真模型中高转速与低排量组合的压力脉动小,试验曲线中低转速与大排量组合电动机输入功率小,系统噪声低。通过以上分析研究,为变转速和变排量双控理论研究和工程应用提供了技术支撑。     

基于虚拟样机的轴向柱塞泵动态特性仿真研究

为研究轴向柱塞泵的动态特性,理论分析了其运动特性和流量脉动特性,并基于ADAMS与AMESim软件建立了某型柱塞泵的虚拟样机模型。通过联合仿真得到了不同转速下的柱塞位移、速度、加速度曲线,不同转速、斜盘倾角下的流量脉动曲线,以及不同负载下的传动轴转矩、泵出口压力曲线。研究结果表明:为减小柱塞泵的振动与噪声,其转速应限制在一定范围内;适当提高转速、减小斜盘倾角可减小流量脉动。研究结果可为柱塞泵结构优化提供参考依据。     

非对称轴向柱塞泵配流副压力脉动特性分析

为了节省功率电传系统的安装空间和重量,需要用泵直接闭环控制差动缸运动,将泵的吸油配流窗口改为2个窗口,以匹配差动缸的面积比。该结构变化导致其压力脉动增大,产生大的振动噪声,为了减小其影响,提出了一种阻尼槽-缓冲容腔-导油槽非对称配流盘结构,针对该结构开展了非对称配流流量特性的内部流场仿真分析,并通过了压力脉动特性试验验证。结果表明了非对称轴向柱塞泵的配流结构设计与仿真的合理性,实现了液压泵的新功能。     

基于AMESim的三柱塞轴向柱塞泵的动态特性仿真

为研究三柱塞轴向柱塞泵的动态特性,在AMESim仿真软件中建立三柱塞轴向柱塞泵的虚拟仿真模型,通过仿真得出电动机在额定转速下柱塞的速度和位移特性曲线,以及泵的流量脉动、容积效率与曲轴转速的关系.研究结果表明,为了降低运动副的磨损,应合理选择柱塞速度;泵的容积效率受曲轴转速影响,故应将曲轴转速控制在合理范围内.     

基于PumpLinx柱塞泵配流盘三角槽结构的优化

在轴向柱塞泵中,配流盘作为最重要的元件之一,对于降低流量脉动和噪声有着至关重要的影响,该文主要针对轴向柱塞泵配流盘减震槽结构对泵内压力,流量产生的影响,对轴向柱塞泵的配流盘进行研究。通过设置不同形状配流盘减震槽的过流面积,在SolidWorks内对不同形状过流面积进行实体模型建模。该模型考虑到了油液的压缩性、柱塞副、配流副的泄露和流量倒灌对泵内流体产生的影响。通过PumpLinx对实体模型经行仿真,通过对比分析,仿真结果发现配流盘减震槽结构优化后,泵体内部的流量和压力脉动都有明显的降低,气蚀也有明显的降低。     

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。     

变排量非对称轴向柱塞泵动态特性分析

为研制变排量非对称轴向柱塞泵,依据三配流窗口轴向柱塞泵的配流思想,提出基于斜盘摆角位置反馈的排量控制方案,建立变排量非对称轴向柱塞泵的数学模型,对其频率响应影响因素进行分析。通过AMESim对该泵的变排量特性进行研究,仿真结果表明：当配流窗口A吸油、配流窗口B和T排油时,柱塞对斜盘的合力作用点轨迹具有较长的作用力臂,若配流窗口B和T压差过大,则斜盘摆角减小时响应将显著降低;当配流窗口B和T吸油、配流窗口A排油时,柱塞对斜盘的合力作用点轨迹与对称式轴向柱塞泵相似,配流窗口A压力对斜盘响应影响较小。通过试验验证了仿真模型的正确性,同时试验表明该泵具有较好的动态特性。     

柱塞闭死容积对柱塞泵出口流量脉动的研究

针对某型号轴线柱塞泵,分别从封闭中空柱塞和空心柱塞的角度,建立了轴向柱塞泵AMESim和Simerics MP+配流副仿真模型,分析了两种不同闭死容积的柱塞对柱塞泵出口流量脉动的影响,得出封闭中空柱塞通过减小柱塞腔闭死容积,能有效降低柱塞泵出口流量脉动,对柱塞泵减振降噪具有重要的指导意义.     

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。     

乳化液泵配流机理的理论研究与试验分析

利用流体可压缩性、流量连续方程及阀口流量公式建立了单柱塞腔流动特性方程；在考虑了重力、弹簧力、压差力、接触力及液动力基础上，建立了配流阀动力学模型；以排液歧管过流孔道为控制体积，建立了包含3个柱塞腔、蓄能器及负载的整泵流动特性方程。用AMESim软件创建了具有3柱塞结构的BRW125/31.5C型乳化液泵模型，将不同曲轴转速下的配流阀阀芯位移及泵出口压力的仿真值与试验值对比，验证了理论分析与仿真模型的正确性。结果表明：当该型号泵驱动电机输入频率分别为50， 40， 30 Hz时，上流量脉动率分别为1.25%，1.19%，1.37%，而下流量脉动率分别为1.76%，1.73%，176%；柱塞腔内流场在从低压向高压转换时存在压力冲击；在吸、排液行程转换阶段，存在流量倒灌现象。     

液压系统噪声源及其控制

1．液压泵液压泵流量脉动引起泵出口及管路的压力脉动,产生流体噪声;困油区的压力冲击及柱塞泵的倒流都会产生噪声,如斜盘式轴向柱塞泵(零开口对称配流盘)的缸体旋转过程中,位于上死点(下死点也有冲击)柱塞腔内的压力油在与排油腔接通的瞬间,从吸油状态突然变为排油状态,会产生很大的压力冲击,排油腔液体向柱塞腔倒流,使     

新型轴向双排柱塞泵的研究

轴向柱塞泵的自身结构决定了其工作过程中必然产生流量脉动现象.在液压泵相同的体积和流量条件下,改进轴向柱塞泵内部结构,即将轴向柱塞泵的单排柱塞改进成双排柱塞.通过改变液压泵内部结构和理论研究,研制出一种新型的柱塞泵--轴向双排柱塞泵,并以此新式机构为切入点对其工作性能进行了分析与研究.