浮杯式轴向柱塞泵的性能分析与仿真研究

发布时间：2020-01-22 09:20

【摘要】：液压泵是当今液压系统中的重要元件之一,而轴向柱塞泵作为液压系统中重要的执行元件和动力元件,被广泛的应用在工业液压及行走液压领域中。传统轴向柱塞泵虽然有许多优点,但由于其存在三对摩擦副,且噪声、脉动水平、效率等问题仍有待提高,浮杯原理便应运而生。新型的浮杯泵以大数量柱塞双排背靠背的布局方式为特点,每个柱塞都有一个球形柱塞头直接密封在缸壁上。柱塞是固接在转子上的,每个柱塞都有独立的杯状缸筒-浮杯。浮杯由滚筒板支撑且漂浮在滚筒板上,浮杯与滚筒以同转速旋转。浮杯的投影面积取决于滚筒与转子之间的倾角。此外,滚筒与转子轴的之间接头的不均匀性会在浮杯与滚筒位置之间产生角度偏差。浮杯泵已经被证实了在大的压力和转速范围下是稳定的,浮杯泵在大范围的工作条件下,有很高的效率,最大效率可达97%。此外,在低速高负载条件下,液压机械损失非常小。稳态性能测试已经证实了浮杯泵的高效率、低摩擦损失以及高启动扭矩。大数量的柱塞大大减小了扭矩变化。但正由于大数量的柱塞,浮杯泵明显比斜轴泵有更多的泄漏间隙,然而计算证明浮杯泵的容积损失是不高于传统轴向柱塞泵的。泄漏主要来源于柱塞与浮杯之间的泄漏损失。关于浮杯泵的进一步研究的主要内容是:脉动、成本以及噪声问题的研究。希望浮杯泵不仅可以降低压力脉动,而且可以减小流体噪声和结构噪声。本文的主要工作重点如下:1、本文介绍了课题的选题背景及意义,阐述了新型浮杯泵的结构特点、工作原理、相对于传统轴向柱塞泵的优势以及浮杯泵在国内外发展现状;并介绍了浮杯泵的特点和设计研究进展。2、根据对浮杯泵模型的理论分析,包括浮杯在滚筒板上的运动学分析、滚筒倾角大小分析、浮杯与柱塞的受力分析以及流量脉动分析。为之后浮杯泵的动态特性分析提供强有力的数值理论基础。3、进行低速条件下测试结果的理论分析总结。主要对浮杯泵密封性能及柱塞头腔体密封进行了受力及泄漏分析。4、对浮杯泵模型进行液压建模与仿真,利用AMESim作为平台,通过液压模型分析该泵的流量,从而验证模型的正确性,以及运动学分析的正确性。
【图文】：

原理图,曲柄连杆机构,原理,柱塞

但基本的结构原理都是曲柄连杆机构的演变。如图1.1 所示。可把 3 结构换成柱塞，两侧看成是柱塞缸，就形成了一个简单的曲轴泵结构。图 1.1：曲柄连杆机构的运动原理1-曲柄 2-连杆 3-滑块柱塞泵主要的结构部件是柱塞和缸体（见图 1.2），它是一种容积式泵。柱塞1 均匀分布在柱塞孔中，当传动轴 2 旋转时，带动缸体 3 旋转的同时也带动柱塞 1旋转，柱塞 1 不仅作旋转运动，而且在缸体 3 的柱塞孔中作直线往复运动，在配流盘 5 的端面

伺服变量,轴向柱塞泵,工作原理图

图 1.2 手动伺服变量轴向柱塞泵工作原理图1-柱塞 2-传动轴 3-缸体 5-配流盘泵其他容积式泵相比，有很多优势：数较高：常用压力范围在 20 到 40MPa,超高压泵可达 70MPa；常用泵转几 ml 至几百 ml，，大排量泵每转可达几千 ml；常用泵的驱动功率在，大功率泵可达 500kW 以上；率高：容积效率可达 95%以上，总效率可达 90%以上；命长：泵内轴承的设计寿命范围在 2000~5000h，泵的使用寿命以上；易实现变量，变量型式较多：通过变量柱塞泵，很容易实现液压系和无级变速；使用不同的工作介质：例如矿物油、乳化液和其他人工合成介质等应某些液压设备的抗燃要求以及节省能源至关重要。塞泵也有以下不足：构复杂，零件数目多。造及加工工艺性要求高，成本贵。
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TH137.51

【参考文献】