A4VG轴向柱塞泵工作特性及内部流场研究

发布时间：2017-08-21 06:08

  本文关键词：A4VG轴向柱塞泵工作特性及内部流场研究

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【摘要】：轴向柱塞泵作为液压系统的动力元件被广泛地应用于工程机械等诸多领域。以A4VG系列轴向柱塞泵为研究对象,在分析其液压原理的基础上,对轴向柱塞泵不同配流副结构的工作特性、斜盘-滑靴副局部磨损以及柱塞泵空化现象的产生及其抑制措施等方面展开研究,目的在于改良柱塞泵的压力流量特性,减少空化侵蚀现象,以应对复杂工况的性能要求。针对轴向柱塞泵球面配流与传统平面配流两种不同结构的配流方式,首先运用曲面造型技术建立了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(CFD)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压力流量脉动、配流副受力情况以及空化现象等方面的影响,并对流量脉动仿真结果进行了试验验证,证明了仿真模型的可行性。分析结果表明:在配流过程中球面配流更加稳定,其受力情况以及压力、流量脉动率均优于平面配流,而在柱塞泵空化程度的影响方面二者差异很小。其次,通过建立斜盘-滑靴副之间油膜厚度变化的数学模型,对滑靴局部磨损的机理进行了研究,分析了油膜厚度与柱塞腔压力之间的变化规律。分析结果得出,滑靴的局部磨损主要发生在排油阶段,并且局部磨损产生的斜度会加大滑靴的倾斜程度进而使局部磨损进一步加快,滑靴的油液泄漏也随之增加,导致轴向柱塞泵的容积效率降低,因此,防止滑靴发生局部磨损非常重要。最后,为了进一步研究配流盘阻尼槽对空化射流的影响,利用理论分析与仿真验证相结合的方法,模拟空化气泡由生长到溃灭的动态过程,对常见的U型槽与V型槽对空化现象的影响进行了分析。分析结果得出,在保证通流面积不变的情况下,通过增加V型阻尼槽数量,或者增加U型阻尼槽横截面的纵横比,都能够在一定程度上抑制空化现象的发生。并在此基础上设计了一种集成了U型槽与V型槽优点的矩形截面ρ型槽,分析结果表明,该新型阻尼槽可以较大程度降低配流盘的空化侵蚀,提高轴向柱塞泵的容积效率和使用寿命。
【关键词】：轴向柱塞泵 计算流体动力学 空化侵蚀 球面配流 阻尼槽
【学位授予单位】：青岛理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH137.51
【目录】：

• 摘要8-9
• Abstract9-11
• 第1章 绪论11-19
• 1.1 研究背景及意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-15
• 1.2.1 柱塞泵工作特性研究12-13
• 1.2.2 柱塞泵空化现象研究13-15
• 1.3 论文主要研究内容及方法15-17
• 1.3.1 主要研究内容15-16
• 1.3.2 流体动力学分析方法16-17
• 1.4 本章小结17-19
• 第2章 A4VG柱塞泵工作原理分析19-29
• 2.1 开/闭式液压系统原理19-21
• 2.1.1 闭式系统工作原理19-21
• 2.1.2 开式泵与闭式泵的区别21
• 2.2 A4VG柱塞泵工作原理21-24
• 2.2.1 压力切断阀工作原理22-23
• 2.2.2 高压溢流阀工作原理23-24
• 2.3 柱塞泵排量控制方式24-25
• 2.4 A4VG柱塞泵液压回路原理分析25-28
• 2.5 本章小结28-29
• 第3章 球面配流对轴向柱塞泵性能影响的研究29-43
• 3.1 模型预处理29-32
• 3.1.1 计算域建模29-31
• 3.1.2 计算域网格划分31-32
• 3.2 边界条件设置32-33
• 3.3 整体流域计算结果分析33-39
• 3.3.1 配流副受力分析33-35
• 3.3.2 柱塞泵压力流量分析35-38
• 3.3.3 柱塞泵空化现象分析38-39
• 3.4 柱塞泵流量脉动试验验证39-42
• 3.4.1 试验台工作原理39-41
• 3.4.2 试验台液压系统原理41-42
• 3.5 本章小结42-43
• 第4章 斜盘滑靴副油膜特性研究43-51
• 4.1 仿真模型建立43-46
• 4.1.1 滑靴运动分析43-45
• 4.1.2 滑靴受力分析45-46
• 4.2 滑靴油膜动态特性分析46-50
• 4.2.1 滑靴柱塞副油膜间隙变化46-48
• 4.2.2 滑靴局部磨损48-49
• 4.2.3 滑靴油膜泄漏分析49-50
• 4.3 本章小结50-51
• 第5章 柱塞泵空化现象的抑制方法研究51-67
• 5.1 空化原理51-53
• 5.1.1 空化现象发生的原因52-53
• 5.1.2 空化现象的影响53
• 5.2 柱塞泵空化现象理论分析53-57
• 5.2.1 计算域空化现象影响因素分析54-55
• 5.2.2 空化数学模型55-57
• 5.3 计算模型预处理57-60
• 5.3.1 整体流域网格划分与分析57-59
• 5.3.2 局部模型网格划分59-60
• 5.4 不同形状阻尼槽空化现象对比分析60-63
• 5.4.1 U、V型槽空化现象对比分析60-61
• 5.4.2 新型阻尼槽参数建模61-62
• 5.4.3 仿真结果和分析62-63
• 5.5 阻尼槽参数优化与分析63-66
• 5.6 本章小结66-67
• 第6章 总结与展望67-69
• 6.1 论文总结67
• 6.2 工作展望67-69
• 参考文献69-74
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及科研工作74-75
• 致谢75

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本文编号：711230