轴向柱塞式低压水马达的设计与分析

发布时间：2017-05-11 03:17

  本文关键词：轴向柱塞式低压水马达的设计与分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着新技术、新材料的日益发展,水压传动技术越来越受到人们的重视,水压元件的研制也成为水压传动技术开发的主要课题。水压马达是水压系统的一种执行元件,其功用是把由水压泵提供的压力能转变为其输出轴上的机械能。针对西南交通大学新型驱动技术中心绝缘子水冲洗车水炮转动水压马达的工作要求,设计了一低压轴向柱塞式水压马达,并对其进行了相关分析与研究,为低压轴向柱塞水压马达的研发提供了参考。根据绝缘子水冲洗车水炮的工作要求,选择斜盘式轴向柱塞端面配流结构作为低压水压马达的结构型式；介于水的理化特性,对水马达关键摩擦副材料配对方式进行对比分析,确定工程塑料对不锈钢的材料配对方式为马达关键摩擦副配对材料；在确定的结构型式基础上,确定了其主要结构参数及各零部件结构尺寸；通过对马达轴、柱塞、配流盘等主要零部件的受力分析和运用ANSYS Workbench对强度、刚度、疲劳的有限元分析,验证了结构设计的合理性。利用计算流体动力学软件FLUENT对马达工作时的流场进行了CFD仿真计算：稳态仿真得到了流场中各处压力、流速分布情况,并为瞬态计算奠定基础；采用滑移网格及动网格技术进行瞬态计算,表明若配流盘腰型槽两端留有对称预升(卸)压区间,当柱塞腔内压力由低压向高压过渡时,会出现压力先升高再回落,最后突升至高压腔压力的现象。当柱塞腔内压力由高压向低压过渡时,柱塞腔内压力会出现先下降再回升,最后突降至低压腔压力的现象。这会导致马达产生噪音和振动等问题。针对此问题,探讨了配流盘腰型槽两端开设不同宽度及深度的U型阻尼槽对减振效果的影响。针对所设计的水压马达,U型槽较佳的宽度为4mm,深度为3mm。以上U型槽结构参数优化方法也为其它结构形式的阻尼槽参数优化提供了参考。
【关键词】：水压马达 结构设计 有限元分析 CFD仿真 减振
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH137.51
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-15
• 1.1 引言11
• 1.2 研究意义11
• 1.3 国内外研究现状11-13
• 1.3.1 国外研究概况11-12
• 1.3.2 国内研究概况12-13
• 1.4 主要研究内容13-15
• 第2章 轴向柱塞式低压水马达结构设计15-29
• 2.1 概述15
• 2.2 结构形式15
• 2.3 材料的确定15-16
• 2.3.1 摩擦副材料配对方式16
• 2.3.2 其它主要元件材料16
• 2.4 结构参数16-28
• 2.5 小结28-29
• 第3章 马达关键零部件ANSYS有限元分析29-50
• 3.1 ANSYS Workbench概述29
• 3.2 马达轴有限元分析29-37
• 3.2.1 滑靴受力分析29-33
• 3.2.2 马达轴受力分析33-34
• 3.2.3 弯曲强度及刚度34-35
• 3.2.4 扭转强度及刚度35-36
• 3.2.5 疲劳分析36-37
• 3.3 柱塞有限元分析、接触比压及pv值37-43
• 3.3.1 受力分析37-40
• 3.3.2 有限元分析40-41
• 3.3.3 接触比压及pv值41-43
• 3.4 配流盘有限元分析43-48
• 3.4.1 受力分析43-45
• 3.4.2 有限元分析45-48
• 3.5 小结48-50
• 第4章 配流盘GFD分析50-65
• 4.1 计算流体动力学概述50-52
• 4.1.1 CFD定义及求解过程50
• 4.1.2 流体动力学控制方程50-52
• 4.2 无阻尼槽配流盘稳态CFD分析52-55
• 4.2.1 物理模型52
• 4.2.2 网格模型52-53
• 4.2.3 流态判定53
• 4.2.4 参数设定53-54
• 4.2.5 仿真结果与分析54-55
• 4.3 无阻尼槽配流盘瞬态CFD分析55-59
• 4.3.1 滑移网格及动网格55-56
• 4.3.2 仿真结果与分析56-59
• 4.4 U型阻尼槽配流盘瞬态CFD分析59-64
• 4.4.1 U型阻尼槽对减振的影响59-61
• 4.4.2 U型阻尼槽参数优化61-64
• 4.5 小结64-65
• 结论与展望65-67
• 致谢67-68
• 参考文献68-71
• 附录71-72
• 攻读硕士学位期间发表的论文72

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