双向小惯量轴向柱塞泵设计及动力学特性研究

发布时间：2017-05-21 08:03

  本文关键词：双向小惯量轴向柱塞泵设计及动力学特性研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：绿色节能是现代液压的发展趋势,而变转速容积控制又是最高效节能的液压系统控制方式。针对这种应用场合,本文提出了一种缸体固定不动、斜盘旋转、配流轴同步配流的轴向柱塞泵结构,该泵可双向旋转,转动惯量较小,配合伺服电机使用,可实现对系统的快速、精确控制。本文首先对国内外现有柱塞泵的结构进行分析,阐述了各种结构的优缺点以及存在的问题,确定了斜盘旋转、轴配流的结构方案,对其工作原理和结构特点进行了说明,针对前期原理验证阶段的需求,确定了该泵的预期性能指标和排量、柱塞直径等主要结构参数。其次,根据主要结构参数,对双向小惯量轴向柱塞泵进行了运动学分析,得到了主要运动件的位移、速度、加速度等运动学方程,随后对泵内的主要零件:柱塞滑靴、球铰回程盘、配流轴、传动轴-斜盘以及轴承和螺钉进行了受力分析和设计计算,确定了各零件的结构尺寸。针对配流轴部位容易出现“抱轴”现象,采用压力场平衡结构,确定了配流轴上的沟槽和径向通油孔的尺寸;为减小柱塞腔的压力冲击,降低噪音,对配流轴的预升压、预泄压三角槽进行了分析和计算。随后,根据得出的各零件结构尺寸,绘制了该泵的二维图纸,在Pro/Engineer软件中绘制了该泵的三维模型,在ADAMS软件中建立了该泵的动力学模型,在不同的压力、转速下对该泵进行仿真分析,得到了柱塞的速度曲线、传动轴-斜盘受力曲线、输入功率和扭矩曲线,仿真结果与理论计算结果相吻合,表明设计计算时对各零件运动和受力分析的正确性。最后,在ANSYS软件中对传动轴-斜盘、配流轴和前后泵体分别进行了模态分析,分析结果表明在设计转速范围内,各零件与泵激振源间、零件相互间都不会产生共振。目前应用于变转速容积控制系统的定量泵,基本为国外公司的齿轮泵产品,国内尚无专用的定量泵产品。双向小惯量轴向柱塞泵,仅斜盘和传动轴转动,转动部件的惯量较小,与缸体转动的柱塞泵相比,具有更好的调速响应能力,应用于变转速控制系统,可实现更好的节能效果。该泵填补了国内变转速系统用泵的空白,为后期变转速控制系统的研究提供了硬件基础。第一批产品已由江苏欧盛液压科技有限公司制造完成,随后将会对其进行试验,测试其各项性能指标。
【关键词】：轴向柱塞泵 旋转斜盘 配流轴 动力学仿真 模态分析
【学位授予单位】：太原科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH137.51
【目录】：

• 中文摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 符号说明10-12
• 第一章绪论12-24
• 1.1 柱塞泵概述12-20
• 1.1.1 径向柱塞泵12-14
• 1.1.2 轴向柱塞泵14-18
• 1.1.3 旋转斜盘式轴向柱塞泵18-20
• 1.2 双向小惯量轴向柱塞泵简介20-22
• 1.2.1 工作原理21
• 1.2.2 结构特点21-22
• 1.3 课题意义及主要内容22-24
• 1.3.1 课题意义22
• 1.3.2 课题主要内容22-24
• 第二章结构方案及性能指标24-32
• 2.1 结构方案24-27
• 2.1.1 前期方案存在的问题24-25
• 2.1.2 传动轴-斜盘结构方案25-26
• 2.1.3 柱塞、滑靴、回程盘、球铰结构方案26-27
• 2.1.4 后泵体结构方案27
• 2.2 性能指标27-28
• 2.3 主要参数28-29
• 2.4 本章小结29-32
• 第三章双向小惯量轴向柱塞泵的结构设计32-69
• 3.1 运动学分析32-36
• 3.2 柱塞、滑靴设计36-47
• 3.2.1 吸入行程36-39
• 3.2.2 压排行程39-42
• 3.2.3 柱塞核算42-44
• 3.2.4 滑靴核算44-47
• 3.3 球铰、回程盘设计47-51
• 3.3.1 回程盘设计47-49
• 3.3.2 球铰设计49-50
• 3.3.3 碟型弹簧设计50-51
• 3.4 配流轴设计51-61
• 3.4.1 配流轴压力场平衡设计51-54
• 3.4.2 配流轴三角槽设计54-61
• 3.5 传动轴-斜盘设计61-65
• 3.6 轴承65-66
• 3.7 螺钉66-68
• 3.8 本章小结68-69
• 第四章双向小惯量轴向柱塞泵的动力学仿真69-77
• 4.1 虚拟样机技术及ADAMS软件简介69-70
• 4.1.1 虚拟样机技术69-70
• 4.1.2 ADAMS软件简介70
• 4.2 虚拟样机建模70-73
• 4.2.1 创建约束71-72
• 4.2.2 驱动和载荷72-73
• 4.3 柱塞运动分析73
• 4.4 传动轴-斜盘动力学分析73-76
• 4.5 本章小结76-77
• 第五章模态分析77-93
• 5.1 模态分析简介77
• 5.2 双向小惯量轴向柱塞泵的激振源分析77-78
• 5.2.1 传动轴-斜盘的振动77
• 5.2.2 压力冲击和流量脉动产生的振动77-78
• 5.2.3 泵体、配流轴的振动78
• 5.3 传动轴-斜盘的模态分析78-81
• 5.4 配流轴的模态分析81-84
• 5.5 泵体的模态分析84-90
• 5.5.1 前泵体的模态分析84-87
• 5.5.2 后泵体的模态分析87-90
• 5.6 本章小结90-93
• 第六章总结与展望93-95
• 6.1 全文总结93-94
• 6.2 工作展望94-95
• 参考文献95-99
• 致谢99-101
• 攻读学位期间发表的学术论文目录101-102

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本文编号：383025