电比例斜盘式恒压柱塞泵建模及其特性研究

发布时间：2020-07-18 18:34

【摘要】：随着全球经济快速发展与人口不断增长,能源短缺问题越来越严重,节能型产品越来越受到人们的欢迎与重视。液压传动与其他的传动方式相比,具有输出力大、调速范围广、功率密度大、便于控制等优点,广泛应用于各种领域,尤其适合响应快速且大功率的场合。在实际应用中,通常采用定量泵+溢流阀作为整个液压系统的动力源,液压系统压力由溢流阀调定压力决定,在机器待机工况,大量液压油经溢流阀返回油箱,存在大量的能量损失。而恒压泵能够根据外部负载的大小调节泵的流量,从而使出口压力保持恒定值,避免了液压油从溢流阀大量溢出造成不必要的损失,顺应了当今节能环保的大趋势。因此,本文选择电比例斜盘式恒压柱塞泵作为研究对象,采用理论分析与联合仿真结合的方法进行了以下的研究分析:1.说明本课题的研究背景与意义,介绍柱塞泵的基本概念,并对变量柱塞泵的国内外发展状况进行阐述。最后,确定了研究的主要内容与方法。2.根据柱塞泵基本的工作原理,分析并推导柱塞泵流量特性、运动规律、以及斜盘动力学特性的理论公式,并且建立配流面积的数学模型,得出配流面积的理论表达式,为柱塞泵主体模型的建立提供理论基础;对于所研究的恒压泵,分析其工作原理,并进一步分析变量机构中变量缸、主控压力阀等的数学模型,为变量机构模型的建立提供理论基础。3.对所研究的恒压泵进行测绘,根据测绘的结构数据在Pro/E中建立恒压泵的三维模型,并根据恒压泵实际的物理结构、变量原理与推导出的数学模型在SimulationX中建立恒压泵的一维液压模型。通过SimulationX软件中的CADImport模块导入恒压泵零件的三维模型,根据各零件的实际约束关系在SimulationX中添加相应的约束模块,建立恒压泵多体动力学模型。最后,一维液压模型与多体动力学模型通过SimulationX中的运动-力转换模块连接,液压模型与动力学模型之间实时交换传递柱塞腔压力与柱塞运动、变量缸压力与变量缸运动,实现实时机液耦合仿真。综上所述,即可建立起恒压泵的SimulationX机液耦合联合仿真模型。4.根据建立的恒压柱塞泵模型,首先仿真分析柱塞泵的基本运动规律、流量压力特性以及流量压力产生波动的原因。然后仿真分析配流盘偏转角、三角槽结构参数对柱塞泵流量压力特性的影响,得出配流盘偏转角与三角槽结构参数的最优选择。最后分析恒压泵的动静态特性,并且研究变量系统参数对恒压泵动态特性的影响,为变量机构主要参数的选择提供一定的依据。本文主要是利用SimulationX软件对电比例斜盘式恒压柱塞泵进行机液耦合联合仿真研究,分析了泵的压力流量特性、变量控制特性以及不同参数对恒压泵特性的影响,对恒压柱塞泵结构参数的进一步改进和优化提供了理论支撑,并对恒压泵的实际开发研制具有一定的参考价值。
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TH137.51
【图文】：

变量柱塞

图 1-5 PV 型变量柱塞泵Fig.1-5 PV Variable piston pump对变量柱塞泵也做了大量的研究：科威特大学的 Man柱塞泵的动静态特性，建立了泵的神经网络模型，并且供了新的控制方法[19]。Alessandro Roeeatello 等人对轴了详细的介绍，在 AMESim 中对变量柱塞泵进行液压软件中对变量柱塞泵进行动力学部分的建模与仿真，然传递从而实现联合仿真[20]。美国学者 Manring 研究团队合起来研究，结果表明负载力与力矩对斜盘的变量过程数学模型仿真得出可以推动斜盘转动的最小驱动力矩[2驱动型这两种变量机构进行了对比分析，从而得出了能的设计准则[22,23]。KIM 等人研究了斜盘对变量泵动态阀控制器的设计并建立相应的数学模型[25,26]。韩国 S-H

恒压泵,三维模型,配流盘,斜盘

图 3-1 恒压泵拆卸后的主要零部件Fig.3-1 Main parts of constant pressure pump after disassembly斜盘缸体柱塞配流盘(a) 零件三维模型 (b) 整泵三维模型图 3-2 恒压泵三维模型

运动规律,柱塞,仿真结果,恒压泵

太原理工大学硕士研究生学位论文规律的分析是研究恒压泵其他特性的基础，设置电机直径为 3 mm，分别以斜盘的倾角为 5°、10°、15°、速度以及加速度如图 4-2 所示。

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