低速大扭矩水压马达受力分析与流场的数值模拟

发布时间：2017-05-15 22:13

  本文关键词：低速大扭矩水压马达受力分析与流场的数值模拟，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来，随着节能环保意识的逐渐提高，水压传动技术又重新引起了人们的关注。马达作为液压传动技术中的重要执行元件，势必会成为日后研究开发的主要课题。而目前，对水压马达的主要研究成果都集中在轴向柱塞马达和叶片马达等高速马达上，而低速大扭矩马达的研究还是一个空白。 本文研究对象是多作用内曲线径向柱塞水压马达，属于低速大扭矩马达的一种。柱塞副和配流副是马达中的关键摩擦副，其运行状态直接影响整个马达的性能。本文主要是针对柱塞副受力状况以及配流副的流场内部流动状况进行分析。 本文首先对马达柱塞组件的受力状况及滚子与定子直接的接触应力通过MATLAB数值计算与ANSYS静态仿真两种途径进行分析，并将结果进行对比。其次，也就是本文研究的最为核心的问题，就是通过CFD的动网格技术对整个马达的内部流场进行仿真分析。过去对马达的内部流场的分析都是静态的，但考虑其运行状态，忽略其运动势必会导致结果的不准确，因此本文选择对其流场进行动态仿真。通过运动仿真，观察其配流副在马达运行过程中的泄漏及速度、压力分布，并分析马达在不同的配流水膜厚度及不同的工况下，，这些物理量的变化情况。以此为依据确定最佳水膜厚度及适宜本马达运行的工况。 最后，根据马达在仿真过程中出现的压力冲击及压力振荡等问题，对马达的配流盘结构进行改进，改善马达的性能。
【关键词】：水液压 受力状态 柱塞副 CFD 动网格 配流盘 阻尼槽
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH137.51
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第1章 绪论9-18
• 1.1 课题研究背景及意义9-11
• 1.1.1 水压传动技术概述9-10
• 1.1.2 低速大扭矩水压马达研究意义10-11
• 1.2 低速大扭矩水压马达的关键问题和研究现状11-15
• 1.2.1 低速大扭矩水压马达的研究难点11-12
• 1.2.2 设计低速大扭矩水压马达时的关键问题12
• 1.2.3 水压马达的研究现状12-15
• 1.3 CFD 在水液压传动中的应用15-16
• 1.3.1 CFD 概述15-16
• 1.3.2 CFD 技术在液压马达中的应用16
• 1.4 课题来源及主要研究内容16-18
• 1.4.1 课题来源16-17
• 1.4.2 课题主要研究内容17-18
• 第2章 柱塞组件的受力的数值模拟与分析18-36
• 2.1 柱塞组件的受力分析18-19
• 2.2 柱塞组件的受力计算19-25
• 2.2.1 柱塞与缸孔之间的作用力R1 、R2 的计算19-22
• 2.2.2 定子曲线与滚子之间作用力的计算22
• 2.2.3 计算结果的分析22-25
• 2.3 滚子与定子之间接触应力的求解25-27
• 2.4 利用 ANSYS 对马达模型进行静力学分析27-35
• 2.4.1 仿真分析模型及边界条件的设置27-28
• 2.4.2 关键部件的仿真结果分析28-33
• 2.4.3 接触应力的仿真分析33-35
• 2.5 本章小结35-36
• 第3章 动网格模型的建立36-48
• 3.1 几何及物理模型36-38
• 3.2 动网格模型建立38-47
• 3.2.1 网格的划分38-39
• 3.2.2 边界条件和初始条件的给定39-47
• 3.3 本章小结47-48
• 第4章 配流副仿真结果分析48-65
• 4.1 不同时刻下马达配流性能的比较48-51
• 4.1.1 不同时刻马达配流副的压力分布48-49
• 4.1.2 不同时刻马达配流副的速度分布49-51
• 4.2 配流水膜厚度对马达性能的影响51-55
• 4.2.1 配流水膜厚度对配流副压力分布的影响51-52
• 4.2.2 配流水膜厚度对配流副速度分布的影响52-53
• 4.2.3 配流水膜厚度对泄漏的影响53-54
• 4.2.4 总结54-55
• 4.3 马达进口压力对马达性能的影响55-58
• 4.3.1 马达进口压力对速度及压力分布的影响55-57
• 4.3.2 马达进水压力对配流副处泄漏的影响57-58
• 4.4 马达转速对马达性能的影响58-62
• 4.4.1 马达转速对配流副压力及速度分布的影响58-60
• 4.4.2 马达转速对配流副处泄漏的影响60-62
• 4.5 柱塞腔内压力瞬变过程62-64
• 4.6 本章总结64-65
• 第五章 配流盘结构的改进65-74
• 5.1 添加阻尼槽的原因65-66
• 5.2 阻尼槽的设计66-71
• 5.2.1 阻尼槽作用原理66-67
• 5.2.2 阻尼槽的结构参数设计；67-71
• 5.3 改进后的配流副流场的仿真分析；71-73
• 5.3.1 流场建模71
• 5.3.2 流场的仿真结果71-73
• 5.4 本章小结73-74
• 结论74-76
• 参考文献76-79
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果79-80
• 致谢80-81
• 作者简介81

【参考文献】

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本文编号：369028