双作用水压叶片泵关键技术研究

发布时间：2020-01-23 11:11

【摘要】：双作用水压叶片泵以其功率重量比高、结构紧凑、流量均匀、振动噪声低、转子惯量小、径向负载平衡等优点，是一种极具应用潜力的液压元件。而摩擦副相互耦合、主要摩擦副PV值高、泄漏通道多、各摩擦副水润滑特性差、汽蚀气穴及水击现象严重等关键技术难题阻碍了水压叶片泵的发展和应用。本文旨在以额定压力21MPa、额定转速1500r/min、额定排量10mL/r为双作用叶片泵基本参数，研究其关键技术，为研制样机奠定基础。 本文在总结国内外各类油（水）压叶片泵现有结构特点基础上，确定了双作用水压叶片泵的总体结构方案，并完成结构设计。所设计的水压叶片泵采用盘配流结构，通过控制挠性配流盘的微量变形实现主要泄漏通道的间隙补偿并控制摩擦磨损；采用30%碳纤维增强PEEK配对金属的方式对相互耦合的摩擦副提出了解耦方案；计算出叶片泵的基本结构参数，求解出7次多项式定子过渡曲线；设计减压比为0.51的直动式定比减压阀；运用有限元技术校核叶片-转子强度。 本文对叶片泵过渡区域建立了压力及压力梯度的数学模型以优化减振槽的结构参数。通过仿真分析得出，，目标函数中压力及压力梯度的加权因子对优化结果的影响较小；减振槽范围角越大减振效果越好。对多种形式的减振结构进行优化及对比后，配流盘低压区和高压区配流窗口分别采用U形槽和三角矩形槽可获得较好的减振效果。此外，本文对叶片根部采用了分段配压方案，在各段配压区引入了减振结构并对其进行优化，优化后的配压方案使叶片与定子内曲面的接触应力显著减小。 为使配流盘挠性变形适中以减小泄漏及摩擦磨损，本文建立了配流盘与转子、定子间隙密封压力场模型，通过MATLAB计算配流盘受力平衡状态，并运用ANSYS模拟变形情况。通过调整配流盘配压区域的面积及位置，可使配流盘变形满足要求。 本文对叶片泵中的关键部件——减压阀研制出实物样机，并对其减压性能和泄漏特性进行了仿真分析和实验研究。研究表明，实验结果与仿真结果较好地吻合。 上述理论及实验研究为叶片泵样机的研制提供了有益借鉴。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TH31

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本文编号：2572258