并联轴向柱塞泵过渡区域脉动特性分析（英文）

并联轴向柱塞泵具有结构简单、能效高的特点,但柱塞泵内部结构配流盘排油单边腰型槽拥有双配流窗口,柱塞在经过配流窗口进行吸排油转换时,柱塞腔内闭死容积及通流面积的变化会产生较大的压力冲击和噪声,影响并联轴向柱塞泵的使用寿命和系统的稳定性。针对该问题,理论分析了柱塞泵运动学关系、配流盘配流面积等,利用多学科软件AMESIM建立了单柱塞模型,在此基础上构建整泵仿真模型。通过对单柱塞模型偏转角度和阻尼槽深度角进行分析,优化过渡区域几何关系,得到偏转角为7°,阻尼槽深为6°,该配流结构最为合理。进一步搭建试验台,对整泵的压力脉动进行试验验证,验证了模型的准确性,并得到随着负载压力的增大,输出压力脉动变大。     

轴向柱塞泵配流盘非死点过渡区特性优化

针对三配流窗口非对称轴向柱塞泵在非死点过渡区配流转换产生较大的流量和压力冲击问题,提出一种采用额外油道将非死点过渡区高压油预泄至上死点过渡区的新型配流盘结构,不仅可降低流量脉动和压力冲击,而且过渡区高压油液得到再利用,提高液压泵能效。首先设计新型配流盘结构,理论分析了新型配流盘工作原理,并建立基于新型配流盘的非对称轴向柱塞泵仿真模型,分析油道半径和分布位置对轴向柱塞泵流量脉动的影响,研究不同负载情况下新型配流盘结构的有效性。结果表明：该方案能对非死点过渡区柱塞起到预降压作用,对上死点过渡区柱塞起到预升压作用;当油孔半径为065 mm,分布位置为8°和88°时,轴向柱塞泵性能最优。     

变流量轴向柱塞泵性能优化

变流量轴向柱塞泵输出流量的稳定性是衡量其性能的重要指标,配流盘上的节流槽对流量脉动有重大影响,流量脉动又会引起压力脉动。为减小变流量轴向柱塞泵的流量脉动,利用AMESim建立变流量轴向柱塞泵模型,给出节流槽过流面积计算公式,利用MATLAB绘制节流槽过流面积图,在柱塞子模型中导入数值进行仿真分析。分析发现：在柱塞腔刚与压油腔连通时,流量倒灌现象与过流面积成正相关;随着柱塞腔继续转动,流量脉动与过流面积成负相关。根据该研究设计一种V-梯形节流槽,有效提高变流量轴向柱塞泵性能。     

基于虚拟样机的双向非对称柱塞泵特性研究

根据柱塞泵的物理模型参数，分别在AMESim与ADAMS环境中构建了柱塞泵的液压模型与动力学模型，并通过二者的底层接口搭建起液固耦合的轴向柱塞泵虚拟样机模型。基于虚拟样机，研究EHA三油口非对称柱塞泵的正反旋向特性。结果表明：随着转速的提高，柱塞泵的出口流量脉动率降低；随着负载的增加，单柱塞所受轴向液压力升高，泵的输入转矩增加；反转情况下，柱塞通过三油口柱塞泵配流窗口之间的非死点过渡区域时会产生比正转时更大的流量脉动与压力超调。在此基础上，通过试验测试，验证了仿真结果及设计参数的正确性。     

四配流窗口轴向柱塞泵三角阻尼槽结构优化

为优化四配流窗口轴向柱塞泵配流特性,降低配流过程中的振动与噪声,以三角阻尼槽的结构参数作为设计变量,两排油口的流量脉动率和压力脉动率作为优化目标。依据拉丁超立方抽样方法获得设计变量样本点,并通过流体仿真软件PumpLinx获取各样本的仿真结果。基于RBF神经网络构建三角阻尼槽结构参数与优化目标间的映射关系,通过NSGA-Ⅱ算法实现多目标优化。仿真结果表明：RBF神经网络模型预测值与流场仿真值基本吻合,采用该方法能够得到三角阻尼槽的最佳设计参数,柱塞泵两排油口的流量脉动率降低了11.3%和11.8%,压力脉动率降低了7.6%和10.5%。     

基于AMESim的斜盘轴向柱塞马达特性研究

分析斜盘轴向柱塞马达的力矩损失和泄漏损失,利用AMESim软件平台建立斜盘轴向柱塞马达的液压系统模型。在相同工况条件下,通过调节配流盘三角形阻尼槽的结构参数,得到液压系统模型仿真曲线,依据仿真结果:在进出油转换过程中,斜盘轴向柱塞马达的压力冲击不超过入口压力;以减小压力冲击和流量脉动为目标,优化了斜盘轴向柱塞马达配流盘三角形阻尼槽的结构参数。     

双列柱塞泵配流盘的设计与仿真研究

以双列轴向柱塞泵为研究对象,根据新型双列柱塞泵配流盘的特点,以降低压力脉动为目的,选择了适用于工况的配流盘形式,推导了配流盘的过渡区角度、三角减振槽和阻尼孔的设计尺寸。仿真分析了配流盘减震槽对压力脉动影响模式,并验证了减震槽在双列泵中的优化作用。     

轴向柱塞泵配流机构通流面积计算

利用AMESim建立的斜盘式轴向柱塞泵模型中,常用受控节流阀模拟配流过程中缸体腰型窗口和配流盘窗口之间的流量变化,而节流阀的实际控制曲线取决于配流窗口的几何尺寸,且对仿真结果的流量脉动有一定影响。推导出配流机构通流面积的变化曲线,有利于泵仿真模型的理论研究和泵配流结构的改进与优化。     

微型轴向柱塞泵球面配流副预升压区优化设计

为提高高速高压微型轴向柱塞泵球面配流副的配流性能,以单向旋转微型轴向柱塞泵球面配流副为研究对象,对预升压区结构进行优化。建立高速高压微型球面配流副预升压过渡区瞬时压力和三角槽过流面积与三角槽深度角等参数的数学模型;采用粒子群优化算法对预升压区进行结构优化;最后将原始模型与优化模型导入Fluent中进行仿真分析。结构优化结果为：深度角 β=16.1°,宽度角 α=56.3°,开口角ϕ =12.7°,错配角φ０ =1.2°。优化后的预升压过渡区的压力脉动率比原始结构降低了4.6%,提高了微型轴向柱塞泵球面配流副的配流性能。     

轴向柱塞泵配流盘上阻尼孔对其空蚀特性的影响

针对轴向柱塞泵配流盘上阻尼孔开设问题,对阻尼孔开设方式不同的3种轴向柱塞泵配流过程进行CFD解析计算,得到配流过程中减压槽附近的最低压力、最大速度和减压槽出口射流角随刚体转角的变化。并得出结论:减压槽出口附近的阻尼孔对减压槽出口的射流角大小(对泵的空蚀特性起关键作用)基本没有影响;要通过改变减压槽出口的射流角大小来减少配流盘的空蚀破坏,就必须改变减压槽出口的结构。     

轴向柱塞泵流量脉动的仿真研究

根据A10VNO型斜盘式轴向柱塞泵的工作原理,在AMESim中建立柱塞泵仿真模型,对其输出流量脉动特性进行了仿真分析,主要分析了原动机转速、斜盘倾角、柱塞直径以及配流盘结构对轴向柱塞泵流量脉动的影响,研究结果表明:配流盘结构和斜盘倾角、原动机转速对柱塞泵流量脉动具有重要的影响,为有效减小柱塞泵产生的流量脉动以及降低配流过程中产生的噪声,应该适当减小柱塞泵配流盘的闭死角和错配角开度,并要控制斜盘倾角、原动机转速在一定的范围内。     

基于空化特性的高速轴向柱塞泵配流盘优化设计

以某型号高速轴向柱塞泵为研究对象，搭建其带空化模块的CFD数值仿真模型，并以此为基础，对柱塞泵在旋转过程中的空化情况进行分析。结果表明：空化主要发生在柱塞腔内，充液率不足及射流角过大是发生空化的主要原因。针对空化的产生机制，利用仿真数据与理论数据相结合的方法，对配流盘开口角度进行优化。根据流场情况，提出一种两端具有一定斜度的配流盘结构，并对该结构进行优化。在配流盘开口角度和结构优化后，柱塞腔内的整体空化程度下降了74.2%，对空化具有明显的抑制效果。     

闸变量式轴向柱塞泵的流量特性

为研究闸变量式轴向柱塞泵的流量特性,建立闸变量式轴向柱塞泵机构模型,对其变量原理进行论述,并推导相关公式,在考虑泵柱塞数为奇数和偶数情况下,将闸变量式轴向柱塞泵的流量特性与斜盘式轴向柱塞泵的流量特性进行对比仿真分析。结果表明：采用闸变量式轴向柱塞泵,无论泵柱塞数为奇数还是偶数,泵的周期瞬态流量曲线形状发生变化,但瞬态流量周期没有发生改变;斜盘式轴向柱塞泵的流量脉动不随斜盘斜角的变化而变化,闸变量式轴向柱塞泵的流量脉动随配流盘转角增大而增大,且增大趋势逐渐增加。因此,采用闸变量式轴向柱塞泵时要考虑在满足泵实际排量变化范围要求下尽量控制配流盘最大转角范围,并且对闸变量式轴向柱塞泵采取必要的稳流措施非常重要。     

配流阀结构特征对微型高压柱塞泵流量输出特性的影响

为满足航空泵高功率密度化要求，微型高压柱塞泵采用阀配流方式能够有效减少泄漏，提高容积效率。针对影响微型高压柱塞泵流量输出特性的主要因素，建立阀配流微型高压柱塞泵数学模型，通过AMESim搭建不同结构的单向阀配流模型，将球阀、锥阀、平板阀等不同形式的单向阀芯进行不同组合结构的建模及仿真试验，对微泵的余隙容积、斜盘倾角、负载压力及单向阀的弹簧刚度、阀芯质量等影响因素进行仿真分析。结果表明：在现有结构下，吸液阀和排液阀均为平板阀时是最优配流阀组合形式；微泵在变转速工况下容积效率稳定，阀芯质量对配流阀迟滞性影响较小；增大斜盘倾角及减小负载压力和余隙容积能够有效改善配流阀开启滞后角，进而提高容积效率。     

槽腔结合配流的柱塞泵数字化建模与仿真

以某型号带预升压槽和预压缩腔结构的柱塞泵为对象，进行数字化建模与仿真。针对柱塞泵机液耦合问题，考虑流体的可压缩性，利用AMESim建立整个柱塞泵数字化模型。分别在柱塞流量子模型和柱塞配流子模型中引入相对节流面积值，并通过分段函数进行控制，从而实现柱塞副、配流副、滑靴副泄漏以及槽腔结合结构配流的数字化。通过对整个柱塞泵的模拟仿真，分析槽腔结构参数对柱塞泵性能的影响。搭建了柱塞泵实验平台，验证了数字化模型的正确性，为泵的结构优化提供了理论依据。     

配流盘负遮盖结构对配流特性的影响研究

以BK55变量柱塞泵为主要研究对象,在考虑油液可压缩性的基础上,利用流体分析软件,采用动网格技术和空化模型,通过仿真和试验研究配流盘负遮盖结构对配流特性的影响,并与油研A56、力士乐A10V71和零遮盖技术的配流盘特性进行对比。结果表明:采用2°～5°的配流盘负遮盖角是可行的,可以有效地降低配流过程中产生的冲击,明显减小斜盘振动和降低配流噪声。