基于Pumplinx轴向柱塞泵配流盘减震槽参数的优化分析

发布时间：2020-04-14 20:49

【摘要】：在工程机械中,液压泵是工程机械的核心元件之一,其应用范围十分广泛,液压泵的好坏,直接影响到工程机械的效率和使用寿命。在目前液压传动系统中,柱塞泵因为具有很多优点被广泛使用,比如传递功率密度大,压力高,流量大,变量控制方便等。随着柱塞泵被广泛使用,对柱塞泵的噪音的研究和效率的改善也变得日益重要了。因此,本文主要通过分析传统轴向柱塞泵的运动规律和流动特性,通过改变配流盘减震槽的结构来改善配流效果,降低流量脉动。首先对单个柱塞进行理论建模,然后建立整泵的理论模型,通过分析不同减震槽结构配流盘的过流面积的变化情况,再对多种不同的阻尼槽结构进行理论建模,包括三角槽、U型槽、U型槽-三角槽组合结构等。利用计算机仿真软件对整泵流动特性进行仿真模型的建立,分析不同配流盘减震槽结构对柱塞泵性能的影响。通过对配流盘阻尼槽的结构参数进行优化分析,结果显示,当柱塞泵选用这三种阻尼槽结构的时候,结合槽结构的性能是最好的,其压力脉动率降低了1.46%,其流量脉动率降低了1.39%。经过pumplinx验证分析得到结果,当结合槽的深度为1.6mm,槽的宽度为0.8mm,三角槽的开度角为18度的时候,泵的倒灌压力幅值降低了3.8%,配流盘内的气体体积分数幅值降低了8.54%。本文的主要内容如下:第一章指出此次研究的背景和意义。通过研究国内外的轴向柱塞泵现状并进行调研分析,介绍了柱塞泵配流盘阻尼槽的特性和研究近况,并在此基础上提出了本文的主要研究内容。第二章介绍轴向柱塞泵的工作原理,并且分析了柱塞泵噪音形成的原因,确定了流量脉动是流体噪音的主要原因,明确配流盘结构的设计,并且通过结构设计改进配流冲击和气蚀,最后对配流盘的数学模型进行相关的推导与计算,使用matlab对不同结构类型配流盘的流体区域面积进行仿真计算。第三章分析了不同轴向柱塞泵配流盘减震槽的结构,创建AMESim仿真模块。基于这个AMESim模块,分析在不同工况下,轴向柱塞泵的流量脉动和斜盘力矩,泄漏的变化情况。第四章对不同配流盘结构的轴向柱塞泵建立三维模型。抽取流道并进行模型的建立,并使用流场仿真软件pumplinx模拟不同结构配流盘的压力分布,流量倒灌和空化等现象。
【图文】：

轴向柱塞泵,柱塞泵,斜轴,摩擦副

图 1.1 斜盘式轴向柱塞泵的结构简图驱动传动轴通过联轴器一起运动，并通过花键传动轴连接到缸体上。柱塞弹簧的作用下被紧压在旋转斜盘上，电机驱动传动轴进行旋转运动，传动行圆周运动。柱塞在缸体中做往复回转运动，就完成了柱塞泵的吸排油过式轴向柱塞泵的相对效率略低于斜轴式轴向柱塞泵的相对效率。但是，斜于实现多种方式的变量控制，在排量相同的情况下，，斜盘的惯性要比斜轴。在可变控制响应方面，斜盘式轴向柱塞泵响应更快，另一方面，在轴承盘式比斜轴式更好，因此其使用寿命更长。目前，斜盘式轴向柱塞泵的主下:介质和新质料的研究，在传统的液压系统中，液压油是传递动力的主要工还兼具润滑、冷却等作用。常用的液压油是石油等矿物油的衍生物。新质是通过寻求一些替代品去替代矿物油的。由于水性介质的不稳定性和水的，有必要找到新材料的摩擦副。如不锈钢、陶瓷、聚合物等，也可以选择物理气相沉淀在摩擦副表面加制陶瓷涂层，提高柱塞泵的耐磨性[18-19]。摩擦副的结构性能分析。柱塞泵中三大摩擦副的性能直接影响柱塞泵的性

阻尼槽,配流盘

图 1.2 不同阻尼槽结构的配流盘 1.2 所示阻尼槽的结构形式有三角槽、U 型槽、减震孔和各种组合形式，个配流盘结构，都有两个腰形槽，一个吸油腔和一个压力油腔。压油腔内液，对配流盘的性能和结构都有很高的要求，在现在许多结构设计中都配图这几种配流盘结构，都在压油腔的入口和吸油腔的入口设有减震槽结油腔一样，都在其入口处设置三角槽、U 型槽、阻尼孔等几种阻尼槽结的。U 型槽、三角型槽，减震孔这几种结构是当下应用最广泛。实际上配应用十分灵巧，并且可以与各种不同类型的阻尼槽组合。国内外很多学者和研究机构都对轴向柱塞泵配流盘的流动过程进行了大亚琛工业大学的柱塞泵研究小组，创立了一套具有强大功能的轴向柱塞泵，其中包括了可以计算流量脉动的液压模块，并分析研究柱塞泵的流量脉对柱塞泵内部的压力、流场分布进行分析。如图 1.3 所示：
【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

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