基于射流原理的液压泵辅助吸油装置设计与研究

发布时间：2017-07-30 13:30

  本文关键词：基于射流原理的液压泵辅助吸油装置设计与研究

  更多相关文章： 液压泵 吸空 吸油装置 射流 流量脉动

【摘要】：液压泵作为系统的供能单元,对整个系统至关重要。在工程应用中,由于不合理的设计或一些特殊结构和性能的需求,常常会造成泵吸油阻力过大或直接吸入空气而导致泵吸空。吸空容易造成空蚀,使系统出现压力和流量脉动,引起振动、噪声等。液压技术未来发展趋势为高压、高速、大功率,这就使得泵的吸空现象愈加明显。针对这一问题,项目团队提出基于射流原理的辅助吸油技术,并进行相关仿真计算和试验工作,结果表明辅助吸油技术是可行的,但前期设计的装置效果还有待改善。论文在总结项目团队前期工作的基础上,结合流体力学与射流原理等相关知识,并参照射流泵的结构,设计两种补油装置(中心喷嘴装置和环形喷嘴装置)。借助CFD软件对吸油装置进行比较详细的设计与验证。主要内容如下：(1)以效率作为装置性能的评价准则,利用CFD软件对其效率特性以及对影响效率的主要参数(包括工况条件、结构参数、介质物理特性)进行比较详细的研究,得出一般规律为设计吸油装置提供参考。研究发现,引射流量一定时,随着被引射流量发生变化,装置存在一个最高效率对应的最佳引射比。除面积比以外的其他结构参数会影响补油效率值,但对最佳引射比影响较小；而不同面积比与粘度具有不同的最佳引射比,必须保证三者之间的合理匹配,才能使补油效率较高。(2)对装置内的空化现象进行数值模拟,比较两种装置内空化现象的异同,并解释了造成不同空化的原因。分析发现,空化会形成气堵使被吸流量减少,降低装置的补油效率。而避免装置内出现空化最有效的方法是适当增大装置喉管直径。(3)建立轴向柱塞泵的CFD模型,分析泵的流量特性发现,吸油过程中的回冲现象会产生高速射流,造成柱塞腔内的局部低压而容易出现空化现象,使弹性模量迅速下降,从而减慢柱塞腔升压速度,导致柱塞泵出现较大的脉动现象。入口压力、系统压力、油液中的含气量以及转速都会影响回冲阶段的空化现象,从而影响泵吸油。(4)建立柱塞泵接入补油装置的CFD模型,对其补油性能进行验证,并解释装置的补油原理。比较不同结构的装置在不同工况下的性能,得到不同装置的工作特性。结合前期所有结论,总结吸油装置的设计方法。
【关键词】：液压泵 吸空 吸油装置 射流 流量脉动
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH137.51
【目录】：

• 摘要6-7
• abstract7-12
• 第1章 绪论12-20
• 1.1 引言12
• 1.2 液压泵吸空问题12-14
• 1.2.1 吸空现象12-13
• 1.2.2 吸空现象的危害13-14
• 1.3 吸空问题的研究现状14-16
• 1.3.1 国外研究进展14-15
• 1.3.2 国内研究进展15-16
• 1.4 射流辅助吸油的提出16-17
• 1.5 课题研究内容17-20
• 第2章 射流辅助吸油装置设计20-27
• 2.1 射流理论知识20-22
• 2.1.1 射流的分类20
• 2.1.2 紊动射流的卷吸、扩散作用20-21
• 2.1.3 有限空间射流21-22
• 2.2 辅助吸油装置的设计22-25
• 2.2.1 射流泵概述22-23
• 2.2.2 射流辅助吸油装置设计23-24
• 2.2.3 辅助吸油回路设计24-25
• 2.3 吸油装置与射流泵的区别25-26
• 2.4 小结26-27
• 第3章 吸油装置的参数研究27-39
• 3.1 CFD建模27-30
• 3.1.1 CFD概述27-28
• 3.1.2 结构参数的初步设计28
• 3.1.3 吸油装置网格模型28-29
• 3.1.4 条件设定29-30
• 3.1.5 吸油装置性能评价30
• 3.2 主要参数对吸油装置性能的影响30-34
• 3.2.1 工况条件30-31
• 3.2.2 结构参数的影响31-33
• 3.2.3 工作介质物理特性的影响33-34
• 3.3 中心装置结构参数优化34
• 3.4 环形装置结构参数优化34-38
• 3.4.1 喷嘴数量优化35-36
• 3.4.2 喉嘴距和喷嘴入射角优化36-37
• 3.4.3 吸入室角度优化37-38
• 3.4.4 喉管长度优化38
• 3.5 小结38-39
• 第4章 吸油装置空化特性研究39-49
• 4.1 空化模型39-40
• 4.1.1 空化概述39-40
• 4.1.2 空化模型40
• 4.2 中心装置的空化特性分析40-45
• 4.2.1 空化现象对中心装置的影响40-43
• 4.2.2 中心装置空化的主要影响因素43-45
• 4.3 环形装置的空化特性分析45-48
• 4.3.1 空化现象对环形装置的影响45-46
• 4.3.2 环形装置空化的主要影响因素46-48
• 4.4 小结48-49
• 第5章 吸油装置实际补油效率研究49-65
• 5.1 液压泵自吸性能49-51
• 5.2 CFD模型51-54
• 5.2.1 Pumplinx软件介绍51-52
• 5.2.2 CFD模型52-53
• 5.2.3 仿真条件53-54
• 5.3 吸油性能和补油效果分析54-62
• 5.3.1 泵吸油性能评价54-55
• 5.3.2 吸油口压力的影响55-59
• 5.3.3 工作压力的影响59-60
• 5.3.4 含气量的影响60
• 5.3.5 转速的影响60-61
• 5.3.6 引射流量的影响61-62
• 5.4 吸油性能比较与设计方法总结62-64
• 5.4.1 吸油性能比较62-64
• 5.4.2 设计方法总结64
• 5.5 小结64-65
• 总结与展望65-67
• 致谢67-68
• 参考文献68-72
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文72

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本文编号：594460