超高压低流量并联精密柱塞泵的研制

发布时间：2020-06-27 20:48

【摘要】：为开展岩石力学的相关研究工作,需要一台可以模拟深层地下环境、同时能够对深层地下岩石进行动静态特性分析的旋转式三轴岩石试验机来辅助研究,而柱塞泵是旋转式三轴岩石试验机的核心加载单元,是岩石试验机能否正常工作的关键。传统的斜盘式柱塞泵技术已经非常成熟,但在高压工况下容积效率大幅下降,无法满足旋转式三轴岩石试验机的超高压加载要求。为此本文主要设计研制了一种超高压低流量并联精密柱塞泵,提高负载能力和加载精度,充分体现液压系统数字化、小型化的发展方向。首先通过对传统斜盘式轴向柱塞泵基本理论的研究,提出一种由伺服电机作为驱动单元的新型柱塞泵,采用全新的结构,设计该泵所有零件并完成三维建模。在此基础上,通过管路和电磁阀连接两个柱塞泵组成并联精密柱塞泵加载系统,阐述工作原理并给出双泵运动规律,实现持续加载。零部件加工完成后进行安装调试工作。然后运用ANSYS软件对柱塞副进行应力应变分析,确定了柱塞副应力应变分布和变形情况,得出具体数值,为后续的结构优化提供了理论基础,通过推导出流量的波动公式计算出柱塞泵在工作状态下的流量脉动率,结果满足柱塞泵最初设计的性能指标。而后为了解决柱塞泵在超高压工况下的密封问题,在分析常用密封结构的基础上,采用了一种适用于本课题的新型密封方式——泛塞封密封圈;对泛塞封密封圈进行建模后,运用ANSYS软件对泛塞封受压后的变形量进行仿真,得出泛塞封正常工作不至失效的变形量,验证了采用复合聚四氟乙烯材料的泛塞封密封圈在超高压柱塞泵上密封的可行性。最后针对并联柱塞泵加载系统的非线性和强耦合性,设计了模糊PID控制算法和常规PID控制算法,通过数学建模、仿真、工业试验,对比分析实验结果,得出模糊PID控制下可以提高加载系统的稳定性和控制精度,进一步验证了本文研制的超高压低流量并联精密柱塞泵能够满足岩石试验机的加载要求。论文的研究结果为柱塞泵的发展提供了理论基础和重要的参考价值。
【学位授予单位】：天津工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TE311
【图文】：

图２－１单柱塞泵整体结构图逡逑

底架逦ｕ逡逑图２－１单柱塞泵整体结构图逡逑单个柱塞泵中，伺服电机与谐波减速器高速端相连，谐波齿轮减速器低速端逡逑与丝杠之间通过扭矩限制器相连；丝杠与壳体之间设置有凸轮轴承，凸轮轴承螺逡逑杆端固定在活塞上，凸轮轴承滚子端位于长条形导向孔中；活塞杆一端与活塞相逡逑固连，活塞套件分为前活塞和后活塞，壳体、缸体后端安装有密封圈；缸体前端逡逑靠螺纹拧紧缸盖，开设有低压吸液口和高压排液口与缸体内腔相通；高压排液口逡逑安装有高精度压力传感器，伺服电机通过压力传感器测量的压力数据反馈进行转逡逑速调节。逡逑２．４．２单柱塞泵前活塞的结构设计逡逑对于柱Ｓ泵的缸体来说，外部负载的大小决定了柱塞泵的工作压力以及往复逡逑运动的移动速率比。本文所设计的柱塞泵中

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 贺华茜;刘会领;;柱塞泵的安装和调试[J];梅山科技;2010年02期

2 刘会祥;于斌;侯定起;;小规格柱塞组件收口设计与生产仿真[J];机床与液压;2019年05期

3 陈天华;赵一桦;谷利军;;柱塞泵常见故障判断与处理措施[J];化工设计通讯;2019年04期

4 水旭锋;屈波;樊志伟;章志平;朱敏;章勋;;柱塞间隙厚度对柱塞泵水流动特性的影响分析[J];人民长江;2019年04期

5 王立新;窦雨晨;岳国斌;张建联;窦福强;;浅谈柱塞泵的维护管理及几项增效改革[J];化工管理;2017年34期

6 张国贤;;卡丹式柱塞泵[J];流体传动与控制;2017年06期

7 安岩;池宪;郭婷婷;刘士豪;赵浩天;;柱塞组件收口工艺技术研究[J];航空精密制造技术;2018年04期

8 王山;屈波;章志平;;微型柱塞泵非定常动网格流场模拟[J];水电能源科学;2018年09期

9 马万鹏;马吉胜;曹立军;寇勃晨;;基于EASY5的轴向柱塞泵建模与流量特性仿真研究[J];液压与气动;2017年10期

10 史翔;赵东标;;航空柱塞泵配流盘结构优化分析[J];机床与液压;2015年22期

相关会议论文 前10条

1 宋海林;;轴向变量柱塞泵的调节与修复[A];中国工程机械学会2003年年会论文集[C];2003年

2 董浩然;林少芬;;液压柱塞泵故障树分析[A];2007年全国机械可靠性学术交流会论文集[C];2007年

3 张文超;王少萍;赵四军;;柱塞泵三对摩擦副对回油流量的影响分析[A];第五届全国流体传动与控制学术会议暨2008年中国航空学会液压与气动学术会议论文集[C];2008年

4 李鑫;王少萍;黄伯超;;航空柱塞泵流量脉动仿真分析与结构优化[A];中国机械工程学会流体传动与控制分会第六届全国流体传动与控制学术会议论文集[C];2010年

5 赵晓东;姚彦杰;;三联式变频柱塞泵的常见故障分析[A];经济策论（下）[C];2011年

6 范政武;权龙;;位移—力反馈原理斜轴式变量柱塞泵特性研究[A];第五届全国流体传动与控制学术会议暨2008年中国航空学会液压与气动学术会议论文集[C];2008年

7 张英臣;卢岳良;夏天翔;江培;;恒压式变量柱塞泵建模及特性分析[A];第八届中国航空学会青年科技论坛论文集[C];2018年

8 王雅丽;;柱塞泵运行环境优化的建议[A];2017中国燃气运营与安全研讨会论文集[C];2017年

9 余海洋;薛典永;;斜轴式柱塞泵主轴球窝的加工[A];2011年安徽省科协年会——机械工程分年会论文集[C];2011年

10 赵晗;;柱塞泵出口压力测量优化研究[A];中国核电第二届“卓越杯”青年技术与管理创新论文专刊[C];2016年

相关重要报纸文章 前10条

1 中国工业报记者 杨中;太重榆液高性能柱塞泵研发获重大突破[N];中国工业报;2016年

2 本报记者 毛静;招贤纳能攻难关 产学联合结硕果[N];晋中日报;2017年

3 张令华;柱塞泵变量控制方式的选择[N];世界金属导报;2014年

4 麻晓燕;液压柱塞泵的结构组成与维修方法[N];陕西科技报;2011年

5 石家庄动力机械厂 谷常辉;磨机高低压润滑站柱塞泵损坏分析与处理[N];中国建材报;2011年

6 张伟　季划;踏板式双缸柱塞泵喷雾器的特点[N];河北科技报;2009年

7 记者 刘志强;国产高性能液压柱塞泵研制成功[N];科技日报;2010年

8 记者 王志田 通讯员 战志平;大庆新型柱塞泵化解驱油“老大难”[N];中国石油报;2015年

9 通讯员 谢武娇;91名党员修旧创效逾百万元[N];中国石油报;2015年

10 ;新型凡尔座提取器显成效[N];中国石油报;2007年

相关博士学位论文 前10条

1 王华伟;舰船用海水柱塞泵振动特性研究[D];华中科技大学;2019年

2 方旭;飞机液压能源系统振动特性研究[D];浙江大学;2019年

3 蒋权;便携式连续血液净化系统水压柱塞泵关键技术研究[D];中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所);2019年

4 王国志;电液比例轴向变量柱塞泵的特性研究[D];西南交通大学;2009年

5 陈永琴;航空燃油柱塞泵运动学与动力学特性分析研究[D];西安电子科技大学;2012年

6 刘远红;基于局部线性嵌入的潜油柱塞泵故障诊断方法研究[D];哈尔滨工业大学;2016年

7 李俊亮;柱塞泵柔性抽油系统的研究[D];中国石油大学;2010年

8 宋月超;柱塞泵流量脉动测试方法和大范围工况降噪结构优化的研究[D];浙江大学;2013年

9 邓红星;汽车制动管路压力波动效应研究[D];东北林业大学;2009年

10 徐明奇;潮流能直驱式海水淡化装置技术及仿真研究[D];东北师范大学;2013年

相关硕士学位论文 前10条

1 张银良;三柱塞泵式反渗透造水机管路振动控制研究[D];上海交通大学;2016年

2 高晓东;塔河大排量抽稠泵间隙优化[D];西南石油大学;2018年

3 周天时;超高压低流量并联精密柱塞泵的研制[D];天津工业大学;2019年

4 李会妨;电比例斜盘式恒压柱塞泵建模及其特性研究[D];太原理工大学;2019年

5 李志冬;电比例斜轴式恒压轴向柱塞变量泵特性研究[D];太原理工大学;2019年

6 宋赫男;乳化液自动配比系统的设计与研究[D];中国矿业大学;2019年

7 高文涛;基于虚拟样机的浮杯泵数值仿真分析[D];兰州理工大学;2019年

8 李理;错配角对轴向柱塞变量泵斜盘力矩和流量输出特性的影响[D];兰州理工大学;2019年

9 刘尧;山地农机静液驱动系统液压泵的减振降噪研究[D];贵州大学;2019年

10 钟希希;多对置柱塞泵动力分析方法研究与应用[D];山东理工大学;2018年

本文编号：2732082