电磁力互动柱塞泵动力特性仿真研究

发布时间：2020-06-04 10:18

【摘要】：柱塞泵在现代工业中有大量的应用,尤其在农机、交通运输、油田开采等领域,同时也具有高效率、高可靠性等优点。电磁泵是一种体积小、质量小的微型泵,其具有动态特性好和流量输出精确等特点,在航空以及家电领域有广泛应用。在结合柱塞泵和电磁泵两者特点的基础上,提出了一种新的电磁泵结构:电磁力互动柱塞泵。电磁力互动柱塞泵可以直接将电磁能转化为柱塞的直线运动能,省去了中间的传递环节,具有结构紧凑、效率高等特点,具有极大的发展空间。根据电磁力互动柱塞泵的原理,对电磁力互动柱塞泵总体结构和尺寸设计进行研究,在此基础设计了互动柱塞泵的三维模型并制造样机。对互动柱塞泵的工作原理进行论述,根据运动相关参数和结构特点对互动齿轮进行参数确定,并进行强度校核,互动柱塞泵启动时,对柱塞进行受力分析以及液压配流系统工作原理进行阐述。根据电磁力互动柱塞泵总体结构与工作原理,确定电磁铁相关结构参数,运用电磁学理论和传统的经验公式对电磁铁进行初步计算,对电磁铁磁通回路进行分析,确定磁通回路中磁阻主要来源。在仿真软件中建立电磁铁三维模型,分析电磁铁相关参数:缓冲垫槽、隔磁环、衔铁直径、衔铁长度等参数对电磁铁力特性的影响。根据仿真结果分析影响电磁铁力特性的参数并进行优化,对电磁铁优化后的结构重新进行建模和力特性分析,在结构优化前电磁力最大值为803.9N,优化结构后电磁力可以达到947.57N,并结合电磁铁结构参数设计电磁力测试支架,对仿真数据和试验数据进行对比,仿真数据与实验数据的一致性确保仿真模型的正确性。根据优化后电磁铁力特性,对柱塞进行动力学分析,分别对持续通电工况和稳定循环工况进行分析,针对不同的输出压力进行动力特性分析,获取柱塞运动学和动力学参数,柱塞泵以最大输出压力24MPa工作时,电磁泵运动频率为2.7798Hz,通电时间为0.31s;以输出压力12MPa工作时,电磁泵运动频率为5.6027Hz,通电时间为0.07s,根据输出压力的不同,合理控制电磁力互动柱塞泵的通电时间,确保装置运行平稳。针对输出压力差异,对柱塞泵电磁力利用区段进行对比,为下一步样机的改造,结构设计优化提供基本理论依据。
【图文】：

震动严重的问题，结合电磁泵结构原理、流下，不断进行深入研究，结合两者的特点的念。原理 2.1 所示，电磁力互动柱塞泵由两个腔室构在通电时产生电磁力，驱动柱塞向上运动，柱塞刚性连接，柱塞同时驱动泵腔的活塞往用下，，持续吸油泵油，将电磁能转化为压力，通过中间互动齿轮与两侧柱塞相互关联，另一侧柱塞泵油。两个泵腔交替工作可以减线圈交替通电，保证柱塞泵的连续稳定工作

无电流磁场否是否否 否否 否是是是是是图 3.1 接口选择图3.2 软件参数设定（1）模型空间维度的确定在螺线管电磁铁性能分析中，电磁铁结构参数基本为对称式分布，三维空间计算量大，仿真时间长，四分之一对称模型分析与整体三维分析所得到的仿真精度差别不大。针对电磁铁的分析，二维平面模型也可以在保证精度的情况下减小计算量、计算时间等。虽然模型简化有以上优点，本文仍然以电磁铁实际模型进行仿真，根据接口选择的流程示意图，选择的子接口为“磁场”和“电场”根据第二章的相关参数，在软件中建立电磁铁三维模型如图 3.2 所示。（2）相关参数确定在磁场模拟中，输入激励可以为直流、交流、脉冲信号等方式。静态分析中，线圈作为电感元件，需要在电流稳定时对电磁铁进行力特性的仿真。直流电压参数U=41V，绕组圈数 N=1721 匝。
【学位授予单位】：青岛大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH322

【参考文献】

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本文编号：2696236