轴向柱塞泵配流盘阻尼槽特性分析及优化设计

发布时间：2017-07-31 15:22

  本文关键词：轴向柱塞泵配流盘阻尼槽特性分析及优化设计

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【摘要】：轴向柱塞泵具有高功率密度,高压力,大流量等优点,是液压传动中最复杂,技术含量最高的元件之一。噪声是轴向柱塞泵的一个重要性能指标,在当下环保意识日益浓厚的环境下,降低噪声水平是轴向柱塞泵的研究热点和难点。流体噪声是轴向柱塞泵噪声的主要组成部分,流量脉动是其主要原因。轴向柱塞泵配流盘阻尼槽结构,对流量脉动有重大影响,本学位论文以轴向柱塞泵配流盘阻尼槽结构对配流过程的影响为研究对象,分析其作用机理和影响规律,既有学术研究价值,又对工程应用有一定指导意义。 本学位论文首先分析了轴向柱塞泵的运动规律和流动特性,建立单柱塞腔流量源模型和整泵理论流体模型。其中对配流盘的过流面积进行了精确的理论建模,尤其对多种不同的阻尼槽结构进行了精细的过流面积分析,包括U型槽、阻尼孔、三角槽、双阻尼孔、孔槽组合结构等。在计算机中建立了整泵流动特性仿真模型,可以对不同柱塞泵结构,特别是带有不同配流盘阻尼槽结构的轴向柱塞泵进行仿真分析。对某一轴向柱塞泵产品进行仿真,修改配流盘阻尼槽结构参数进行优化,结果显示,对该泵来说,当其配流盘排油腔入口的U型槽宽半径取1.5mm,深度取2.5mm,吸油腔入口的阻尼孔半径取0.75mm时,其流动特性取得最优的结果,优化后比优化前泵出口流量脉动幅值降低了9.5%。基于此泵的模型,对配流盘模型进行修改,用不同形式的阻尼槽替代原有阻尼槽,进行仿真分析,分析了不同阻尼槽结构对配流过程的影响,进行了对比研究。为了验证仿真程序的准确性,本课题还搭建了流量脉动测试试验台。分析了流量脉动测试原理。基于“二次源法”,采用去除补油泵和变频驱动辅助泵的方式,对国内流量脉动试验台方案进行改进,搭建了试验台。通过试验与仿真对比,验证仿真程序的准确性；通过改变参数进行多组试验,分析了压力和转速对流量脉动的影响。 本文各章节主要内容如下： 第一章,指出论文的目的和意义,介绍了轴向柱塞泵配流盘阻尼槽对流量脉动和噪声的影响。介绍了目前国内外对轴向柱塞泵配流盘阻尼槽特性以及流量脉动测量方法的研究现状,在此基础上,提出了本文的研究内容。 第二章,建立了轴向柱塞泵的理论流体模型。首先分析了轴向柱塞泵的运动规律,对单个柱塞的流量特性进行了理论分析,综合考虑柱塞运动排油量、配流盘节流窗口节流流量、运动副泄漏流量、油液惯性流量等因素,建立单柱塞腔流量源模型。然后整合多个单柱塞模型,加上系统负载模型,建立整泵理论流体模型。对配流盘的过流面积进行了精确的理论分析,尤其对多种不同的阻尼槽结构进行了精细的过流面积分析,为后续的阻尼槽研究打下基础。 第三章,建立了轴向柱塞泵流动特性的Matlab/Simulink仿真分析程序,可以对轴向柱塞泵方便地进行仿真分析并输出多种分析结果。基于模块化的思想进行建模与编程,对轴向柱塞泵的各个组成部分进行分模块建模,对其中的一些重要组成部分建立多个可替代模型,可以方便地根据一定的接口格式进行快速替换,组合出新的仿真模型。其中特别是建立了多种不同阻尼槽结构的配流盘的过流面积模型。 第四章,利用所建立的仿真程序对某重载大排量轴向柱塞泵进行仿真分析和优化设计。分析得出,当其排油腔入口的U型槽宽半径取1.5mm,深度取2.5mmm,吸油腔入口的阻尼孔半径取0.75mm时,其流动特性取得最优的结果。分析了U型槽和阻尼孔对配流过程的影响规律。改变配流盘模型,用其他阻尼槽结构替换原有阻尼槽,包括三角槽、双阻尼孔、孔槽组合结构等,进行仿真分析,基于仿真结果分析各阻尼槽结构的配流特性,并进行对比研究。 第五章,分析了轴向柱塞泵流量脉动测试理论,对国内流量脉动试验台方案进行改进,搭建了试验台。将试验结果与仿真结果进行对比,验证仿真程序准确性。改变试验压力和转速,研究其对流量脉动的影响。 第六章,对全文进行总结,提出下一步的工作展望。
【关键词】：轴向柱塞泵 配流盘 阻尼槽 配流特性 流量脉动 仿真分析 试验分析
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH322
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-8
• Summary8-10
• 目录10-12
• 第一章 绪论12-20
• 1.1 课题研究的背景和意义12-13
• 1.2 轴向柱塞泵配流盘阻尼槽研究现状13-17
• 1.3 轴向柱塞泵流量脉动测试方法研究现状17-18
• 1.4 课题主要研究内容18-20
• 第二章 轴向柱塞泵理论流体模型建立与分析20-36
• 2.1 柱塞泵运动分析20-21
• 2.2 单柱塞理论流体模型建立21-30
• 2.2.1 配流盘节流影响21-28
• 2.2.2 运动副泄漏影响28-29
• 2.2.3 油液惯性量影响29-30
• 2.2.4 单柱塞理论流体模型30
• 2.3 多柱塞整泵理论流体模型建立30-31
• 2.4 不同阻尼槽结构过流面积分析31-34
• 2.5 本章小结34-36
• 第三章 轴向柱塞泵MATLAB仿真程序搭建与结果输出36-43
• 3.1 编程平台与编程方法36-37
• 3.2 图形用户界面介绍37-40
• 3.3 结果输出40-42
• 3.4 本章小结42-43
• 第四章 轴向柱塞泵配流盘阻尼槽结构优化及分析43-66
• 4.1 轴向柱塞泵计算机建模43-46
• 4.1.1 缸体柱塞结构建模43
• 4.1.2 配流盘过流面积建模43-45
• 4.1.3 仿真结果45-46
• 4.2 配流盘阻尼槽优化设计与分析46-64
• 4.2.1 阻尼孔结构尺寸优化及分析46-47
• 4.2.2 U型槽结构尺寸优化及分析47-52
• 4.2.3 三角槽替换U型槽分析52-56
• 4.2.4 U型槽前端加一三角槽分析56-59
• 4.2.5 双阻尼孔替换U型槽分析59-60
• 4.2.6 吸油腔出口加一U型槽分析60-62
• 4.2.7 配流盘改为四个U型槽结构分析62-63
• 4.2.8 配流盘改为孔槽结合式结构分析63-64
• 4.3 本章小结64-66
• 第五章 流量脉动试验台搭建与结果分析66-78
• 5.1 流体脉动测试理论分析66-69
• 5.2 试验台原理设计69-71
• 5.3 试验台主要元件选型71-72
• 5.4 LABVIEW数据采集与处理程序搭建72-74
• 5.5 试验结果与分析74-77
• 5.6 本章小结77-78
• 第六章 总结与展望78-80
• 6.1 论文总结78-79
• 6.2 工作展望79-80
• 参考文献80-85
• 作者简历及在学期间所取得的科研成果及奖励85

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：599809