基于虚拟样机的浮杯泵数值仿真分析

发布时间：2020-03-19 13:52

【摘要】：轴向柱塞泵因结构紧凑、噪音低、功率密度大、性能优和寿命长等优势成为高压大排量液压泵发展的主要方向,并且随着污染清洁技术的不断发展及工作介质的多样化,轴向柱塞泵的应用也正愈来愈广泛。而浮杯泵是融合传统轴向柱塞泵优点开发出的新型液压动力元件,在改善流量脉动、降低噪声、减少磨损、提高工作效率等方面具有一定的优势,且在结构上也做出了较大的改变。为了解浮杯泵的基本性能和为国内研究浮杯式结构的学者做一些前期的铺垫性工作,本文对其做了详细的研究分析。理论上,首先分析了柱塞、浮杯、滚筒这些关键部件的受力情况,推导出影响浮杯泵功率密度的相关参数及柱塞颈所受最大应力和球形节直径分别与总柱塞数和滚筒倾角间的关系;分析了浮杯泵的运动学及动力学特性和浮杯的椭圆形运动轨迹并据此设计出防止浮杯卡死的压紧弹簧,通过有限元仿真观察其变形情况并提出加固区域及方法。分析了浮杯泵球头柱塞副的泄漏特点,并利用数值仿真分析对比三种空腔尺寸得出直径为8mm,深度为6mm的空腔柱塞头可在变形后对柱塞副间的泄漏形成有效的抑制。给出浮杯泵的理论流量脉动公式并分析了柱塞错位式和完全对称式两种减小流量脉动的设计方法,对比流量不均匀系数得出柱塞错位式布置具有流量脉动优势。利用ADAMS和AMESim软件创建24柱塞结构的浮杯泵虚拟样机模型进行联合仿真。通过仿真测试浮杯泵的出口流量、压力及脉动情况,并与理论分析做对比,验证了所建虚拟样机模型的准确性;而后分析了浮杯泵的运动特性及浮杯在不同滚筒倾角下的轴向运动,根据浮杯在滚筒板上的位移轨迹及轴向速度和加速度的曲线可知其与理论分析相吻合;接着分析了浮杯泵的力矩传递特性,证明了浮杯浮动性的优势。此外,对比泄漏量得出空腔柱塞头改善密封的优越性,还通过测试柱塞完全对称式和错位式两种配流结构下浮杯腔的出口流量和泵的出口流量验证了错位式布置下流量振荡幅度更小,脉动更平稳,工作更稳定。通过各种测试验证了浮杯泵虚拟样机模型仿真结果与理论分析得到的参数变化规律基本相符。
【图文】：

柱塞泵,轴向柱塞泵,滑靴

基于虚拟样机的浮杯泵数值仿真分析1.2 柱塞泵综述1.2.1 轴向柱塞泵的发展演变轴向柱塞泵的起源可追溯至 16 世纪初，RAMELI 研发出一种皮革密封的泵，用于从矿井里往外汲水，如图 1.1 所示，其结构与现代的轴向柱塞泵有些相似[6]。图 1.2 显示了 William Esty 在 1887 年申请的蒸汽机专利。该设计出现了带有滑靴的柱塞，柱塞和滑靴能在斜盘上连续运行，可称得上是斜盘原理应用的雏形。

原理应用,斜盘,雏形,军舰

基于虚拟样机的浮杯泵数值仿真分析1.2 柱塞泵综述1.2.1 轴向柱塞泵的发展演变轴向柱塞泵的起源可追溯至 16 世纪初，RAMELI 研发出一种皮革密封的泵，用于从矿井里往外汲水，，如图 1.1 所示，其结构与现代的轴向柱塞泵有些相似[6]。图 1.2 显示了 William Esty 在 1887 年申请的蒸汽机专利。该设计出现了带有滑靴的柱塞，柱塞和滑靴能在斜盘上连续运行，可称得上是斜盘原理应用的雏形。
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TH137.51

【参考文献】