双作用水压叶片泵高压化设计及理论研究

发布时间：2017-05-06 12:14

  本文关键词：双作用水压叶片泵高压化设计及理论研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：双作用水压叶片泵具有流量脉动小、噪声低、功率重量比高、径向受力平衡等突出优点，应用前景广阔。但目前水压叶片泵的高压化也面临一系列的技术难点：如主要摩擦副的PV值高、泄漏问题严重等，，从而制约了水压叶片泵的发展和应用。本文以1500r/min额定转速、30mL/r理论排量、16MPa额定压力的双作用水压叶片泵为研究对象，针对其关键技术难题开展了理论研究。 通过对常见高压油压叶片泵结构的对比分析，提出了采用圆弧顶叶片结构和带减压阀的技术方案，完成了叶片泵总体结构的设计。借鉴现有水压元件的选材经验，对叶片的两种选材方案进行了有限元强度仿真和工艺性能分析，确定了增强工程塑料包裹金属基体的叶片结构。 为了减少吸入区叶片顶部与定子内表面间摩擦磨损，提出了叶片泵全相位低PV值的配压方案。通过建立过渡区压力微分方程，基于遗传算法对三种减振槽进行了优化，结果表明预升压、卸压过程分别选用三角槽、三角矩形槽效果较好。针对吸入区叶片根部区域设计了两种减压方案，并分别进行了仿真和优化设计，通过对比分析后采用了恒流量-压差控制器的新型减压结构。最后对叶片的受力情况进行了分析计算。上述研究工作使叶片泵在360°的全相位内叶片与定子内表面间的接触力及PV值均大幅度减小。 为减少配流盘与转子间的泄漏量，本文采用层流公式和CFD流场仿真两种方法分析了配流盘与转子间的流场反推力，研究表明两种方法得出的结果有很大差异。考虑到该平面流场分布的复杂性，采用了CFD仿真结果配置配流盘的压紧力。最后通过有限元方法分析了配流盘的变形与应力分布情况。
【关键词】：水压叶片泵 减振槽 减压阀 恒流量-压差控制器 优化设计 配流盘
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH31
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-18
• 1.1 课题来源、研究意义9-10
• 1.2 国内外的研究现状及发展动态概况10-16
• 1.3 主要关键技术16-17
• 1.4 本文主要研究内容17-18
• 2 双作用水压叶片泵结构设计18-27
• 2.1 主要结构参数计算18-22
• 2.2 结构设计22-23
• 2.3 零部件及摩擦副选材23-26
• 2.4 本章小结26-27
• 3 降低叶片与定子内表面间 PV 值的研究27-54
• 3.1 叶片与定子间的 PV 值27-28
• 3.2 低 PV 值的配压方案设计28-29
• 3.3 减振槽的优化设计29-36
• 3.4 低压区减压方案的优化设计与仿真36-49
• 3.5 整个压力场叶片的 PV 值计算49-53
• 3.6 本章小结53-54
• 4 挠性配流盘设计54-60
• 4.1 基于层流状态的配流盘液压推力计算54-55
• 4.2 基于 CFD 仿真的配流盘液压推力计算55-58
• 4.3 配流盘的有限元仿真58-59
• 4.4 本章小结59-60
• 5 总结与展望60-62
• 5.1 全文总结60-61
• 5.2 展望61-62
• 致谢62-63
• 参考文献63-66
• 附录 1 攻读学位期间发表论文66

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