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圆柱凸轮柱塞泵动力学研究

发布时间:2018-06-28 12:15

  本文选题:圆柱凸轮柱塞泵 + 结构设计 ; 参考:《西南石油大学》2012年硕士论文


【摘要】:圆柱凸轮柱塞泵是通过具有特殊轮廓曲线的圆柱凸轮机构改变柱塞的运动规律,使其流量和压力基本无波动,流量不均度理论上为零。与传统的曲柄连杆机构往复泵相比,它零部件数量少、体积小、重量轻;同时,圆柱凸轮柱塞泵采用交流电动机驱动,不需要更换缸套尺寸,直接改变电动机转速就可以得到需要的大排量。此外,与传统往复泵相比,圆柱凸轮柱塞泵更易实现长冲程、低冲次的目的。为了揭示圆柱凸轮柱塞泵的运动和动力学特性,找出其运动状态以及各零部件之间的作用力大小和变化规律,本文以机械系统动力学为基础,展开了以下几个方面的工作: (1)在圆柱凸轮柱塞泵工作机理分析的基础上,对其进行了结构研究,得出了该柱塞泵主要零部件的结构尺寸,并利用pro/E建立了柱塞泵三维模型,为后续的动力学研究奠定了基础; (2)结合系统动力学研究方法,建立了圆柱凸轮柱塞泵动力端的刚性和弹性动力学微分方程,并通过Simulink搭建了其仿真模型。在此基础上,考虑到柱塞泵液力端的影响,提出了基于AMESim和Simulink仿真平台的圆柱凸轮柱塞泵联合仿真方法,并建立了联合仿真模型; (3)结合以上仿真结果,对圆柱凸轮柱塞泵刚性与弹性动力学特性进行了对比分析,并讨论了圆柱凸轮柱塞泵泵阀的工作特性对系统流量及压力的影响,同时分析了相位误差对该柱塞泵排量的影响; (4)圆柱凸轮柱塞泵动力端采用凸轮系统传动,接触应力大、容易失效,本文利用赫兹理论计算了圆柱凸轮副接触应力大小,并对其进行了接触强度校核,结果表明该柱塞泵的圆柱凸轮副满足接触强度要求。 本文的研究结果表明,在考虑零部件弹性变形的情况下,该柱塞泵各零部件受到的动载荷较刚性有所增加,同时柱塞泵的流量和排出压力也在一定程度上受到零部件弹性变形的影响;其次,泵阀的开启和关闭压力滞后对该柱塞泵的流量不均度造成了较大的影响;此外,通过相位误差分析,找出了柱塞泵的流量不均匀度随相位误差角变化的规律。以上分析结果对圆柱凸轮柱塞泵的设计、制造和维护具有重要的指导意义和工程实用价值。
[Abstract]:The cylindrical cam plunger pump changes the movement law of the plunger through a cylindrical cam mechanism with special profile curve , so that the flow and pressure are basically free of fluctuation , and the flow uniformity theory is zero . Compared with the traditional crank - link mechanism reciprocating pump , the cylindrical cam mechanism has the advantages of small number of parts , small volume and light weight ;
In addition , compared with the traditional reciprocating pump , the cylindrical cam plunger pump can achieve the required large displacement . In addition , compared with the traditional reciprocating pump , the cylindrical cam plunger pump can realize the purpose of long stroke and low stroke .

( 1 ) Based on the analysis of the working mechanism of the cylindrical cam plunger pump , the structure of the main parts of the plunger pump is studied , and the three - dimensional model of the plunger pump is established by using pro / E , which lays a foundation for the subsequent dynamic study .


( 2 ) According to the system dynamics research method , a differential equation of stiffness and elastic dynamics of the power end of the cylindrical cam plunger pump is established , and its simulation model is set up by Simulink .


( 3 ) combining the above simulation results , the rigidity and the elastic dynamic characteristics of the cylindrical cam plunger pump are compared and analyzed , and the influence of the working characteristic of the cylinder cam plunger pump valve on the system flow and pressure is discussed , and the influence of the phase error on the displacement of the plunger pump is analyzed ;


( 4 ) The power end of the cylindrical cam plunger pump is driven by the cam system , the contact stress is large and the contact stress is easy to fail . In this paper , the contact stress of the cylindrical cam is calculated by using the Hertz theory , and the contact strength check is carried out , and the result shows that the cylindrical cam pair of the plunger pump meets the contact strength requirement .

The results show that under the condition of elastic deformation of components , the dynamic load of the components of the plunger pump is more rigid , and the flow and discharge pressure of the plunger pump are affected by the elastic deformation of the components to a certain extent .
secondly , the opening and closing pressure lag of the pump valve has a great influence on the flow uniformity of the plunger pump ;
In addition , through the phase error analysis , the law of the variation of the flow rate of the plunger pump with the phase error angle is found . The above analysis results have important guiding significance and practical value for the design , manufacture and maintenance of the cylindrical cam plunger pump .
【学位授予单位】:西南石油大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TH322

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本文编号:2077964


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