考虑有效体积弹性模量的柱塞泵流场仿真分析

为提高柱塞泵的寿命和安全可靠性,确定柱塞泵合理的工作范围,运用FLUENT对轴向柱塞泵的运动特性进行仿真分析,研究了油液的含气量、变转速、温度与柱塞泵出口流量脉动之间的关系。仿真结果表明:油液的含气量对油液压缩性产生很大的影响,对泄漏流量影响较小;负载压力一定时,主轴转速超过2 600 r/min左右时,容积效率随着转速的增大而减小;压缩流量和泄漏随着温度的升高而增大。模型的准确性得到了实验验证,为开展柱塞泵的非线性动力学及故障演化机理等方面的研究提供了有效的工具。     

四配流窗口轴向柱塞泵仿真与分析

四配流窗口轴向柱塞泵可以实现单台泵同步闭式控制两台对称执行元件液压系统,也可以直接闭式控制差动缸回路。为分析其压力、流量特性,该文根据柱塞运动特征和配流面积变化原理,运用Simulation X软件对四配流窗口轴向柱塞泵进行了建模和仿真分析。通过设置斜盘角度或转速调节液压泵输出流量,考虑油液泄漏和黏性摩擦力的情况下,对加载和空载时液压泵柱塞腔和泵油口的压力、流量等特征响应曲线进行分析。仿真结果表明,流量脉动频率随泵转速增加而增大;压力脉动幅值随负载增加而增大,且压力脉动频率与负载无关。     

轴向柱塞泵流体噪声的研究现状

压力冲击和流量脉动是柱塞泵流体噪声研究的两个关键内容,通过对国内外学者在该领域的研究情况进行总结归纳,发现该领域的研究主要围绕着实现对柱塞腔压力特性的数学建模和优化以及柱塞腔压力冲击和泵出口流量脉动的试验测试方法展开,分析他们各自的研究方法以及研究中存在的优势和不足。对柱塞腔压力特性进行数学建模分析,对几条主要影响因素包括：油液可压缩性、节流效应、柱塞的运动特性、间隙泄漏、油液惯性以及含气量对弹性模量影响等进行理论分析,并提出动态模型的建模思路。此外,对流量脉动的测试原理进行数学分析;对现有的七种典型的流量脉动测试方法进行归纳整理,对相应的试验台结构特点如管道、传感器安装位置、传感器性能要求、加载装置、信号采集和分析系统等特点进行说明;对今后流体噪声的研究方向和发展趋势做出预测。     

正开口配流盘轴向柱塞变量泵输出特性预测

为了准确地预测正开口式斜盘轴向柱塞泵的流动特性,通过对单个柱塞的运动特性、过流面积、密封带、泄漏等重要影响因素进行分析。在此基础上,用MATLAB编程建立柱塞以及柱塞泵的流动特性方程,并且绘制过流面积曲线和密封带曲线。在输入结构参数后对柱塞泵流动特性进行仿真和分析,得到在不同转速以及压力条件下的泵的输出流量特性。通过比较分析可知,配流副之间的泄漏、滑靴副之间的泄漏、柱塞副之间的泄漏和三角槽的流量损失是影响柱塞泵容积效率的关键因素。当柱塞泵的出口压力增大时,泵的输出流量会有略微的下降,流量不均匀系数增加,容积效率下降,主要原因是由于出油口压力的增大使得摩擦副之间的泄漏量以及三角槽损失的流量增加。     

油液体积弹性模量对柱塞泵转速波动影响机理的仿真分析

为了研究油液体积弹性模量对轴向柱塞泵动力源输入端转速波动程度的作用规律,以机电液系统多能域耦合软件AMEsim为仿真平台,建立了轴向柱塞泵的动力学仿真模型,在综合考虑油液有效体积弹性模量影响的基础上,研究了油液的含气量、温度、压力与泵端转速波动之间的关系。仿真结果表明:随着油液含气量的增大、温度的升高以及负载压力的降低,油液的体积弹性模量减小,使得泵端转速波动程度增大。为开展轴向柱塞泵的故障诊断、状态监测以及以液压系统的性能退化机理等方面的研究提供了新的研究思路。     

高速高压轴向柱塞泵缸体的气穴机理研究

以斜盘式柱塞泵为例,利用计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)仿真分析计算了其在同一转速下不同直径比的情况下气穴发生情况,给出在保证泵流量情况下柱塞及吸油孔极限直径比的计算公式。并比较了在同一工况同一直径比不同进油口结构的气穴情况。通过计算结果的分析知道柱塞直径与吸油孔直径的直径比对缸体的气穴影响较大,不同的吸油孔结构对气穴的影响较大。从气穴产生的原因分析柱塞泵的气穴,对于柱塞泵缸体及柱塞的设计提供了理论依据及设计指导。     

锥形缸体斜盘式轴向柱塞泵腔内压力特性研究

针对锥形缸体轴向柱塞泵工作时,柱塞腔内油液体积急剧变化,腔内产生的压力脉动和压力冲击会造成柱塞泵振动以及噪声的问题,采用了AMESim建立锥形缸体柱塞泵模型的方法,研究了斜盘倾斜角度和油液的可压缩性及粘性对柱塞腔内压力的影响特性。首先,分析了A4VSO锥形缸体柱塞泵的工作原理和运动学关系,以及柱塞腔内压力的理论分析;其次,通过AMESim的二次开发对原有的柱形缸体模块进行了改进,在考虑泄漏的影响下,建立了锥形缸体轴向柱塞泵的仿真模型;最后,使用实验数据验证了仿真模型的可靠性。研究结果表明:随着斜盘倾角、油液体积弹性模量和动力粘度的增大,柱塞腔内压力增大,且油液体积弹性模量的脉动率由最初0.6%的涨幅降为0.34%。     

双供油轴向柱塞泵压力流量的脉动特性

为了能用单台泵独立控制两条液压回路,在现有轴向柱塞泵的基础上,把泵的排油配流窗口分成两个串联配流窗口,与之对应的两个出油口分别连接两条油路。为了验证设计方案的可行性,在多学科仿真软件Simula-tionX中建立新型双排油轴向柱塞泵的仿真模型,对柱塞腔流量和压力在两个串联配流窗口之间过渡区域的特性做了仿真研究,确定了配流盘的结构,进一步制造了样机并进行试验测试。试验结果验证了仿真结果的正确性,研究工作为进一步推广运用新型双排油轴向柱塞泵奠定了理论基础。     

面向风力发电的径向柱塞泵的建模与仿真

低速大功率径向柱塞泵是风电液压增速系统的核心部件之一,柱塞腔内的压力瞬变规律和柱塞泵出口流量脉动规律的分析是风电变速恒频控制的基础。泵工作过程中存在的机液耦合现象,使泵的压力和流量变化规律难以识别。针对泵工作过程中存在的机液耦合现象,对低速大功率径向柱塞泵的工作原理和结构形式进行研究。基于柱塞泵运动构件的力学分析和流体压缩特性,在MATLAB中建立柱塞泵的机液耦合仿真模型。通过模型的数值求解,得到柱塞腔内压力、泵进出口流量、泵主轴转矩脉动等因素的变化规律。该机液耦合仿真模型的数值结果,为液压式风力机的变速恒频控制提供参考。     

轴向柱塞泵非止点配流窗口过渡区压力脉动特性分析

为能用单台泵直接闭式控制差动缸运动,把轴向柱塞泵的吸油配流窗口改为两个独立的窗口,一个连接差动液压缸的有杆腔,另一个连接低压油箱,用于平衡差动缸的面积比,但柱塞通过这两个配流窗口之间的过渡区时,因处于泵的非止点位置,柱塞腔容积变化较大,引起大的流量和压力变化,产生大的噪声,为了减小其影响,需要对柱塞通过此过渡区域的特性进行分析.为此,采用仿真软件SimulationX,建立柱塞通过配流窗口的仿真计算模型,对单个柱塞腔内部以及泵输出油口压力和流量动态过程进行仿真,综合运用减震三角槽、阻尼孔和等效预压缩角三种措施,减小泵的流量和压力脉动.通过仿真计算,确定出合理的配流盘结构参数.在此基础上,进一步制造出样机,对泵的压力脉动特性进行试验测试,验证仿真结果及设计参数的正确性.研究工作丰富了柱塞泵的类型.     

微型高速轴向柱塞泵转子系统力矩损失仿真分析

微型高速轴向柱塞泵转子系统在充满油液的壳体内高速旋转时，产生较大的力矩损失，影响柱塞泵的效率。首先，建立了轴向柱塞泵转子系统力矩损失仿真模型。其次，分析了其力矩损失组成和柱塞泵转速与斜盘倾角对其力矩损失的影响。最后，通过不同切片位置下柱塞泵转子系统油液速度场和压力场分布特点，分析了其力矩损失。结果表明：转子系统压差力矩损失约为其黏性摩擦力矩损失的11倍，其中，柱塞-滑靴压差力矩损失约占70%;随着转角的变化，压差力矩损失波动较大，黏性摩擦力矩损失几乎保持稳定。油液压力呈梯形分布且51.4°周期性剧烈波动，由旋转中心到壳体内壁压力逐渐增大；同时，靠近出油口和下止点位置处，油液压力较小。     

油液特性对柱塞泵流量脉动影响的仿真分析

为研究油液特性对轴向柱塞泵流量脉动的作用规律,对比分析了油液的压缩性、黏性、含气量和流动状态与柱塞泵流量脉动之间的关系,运用FLUENT流场仿真软件对轴向柱塞泵的运动特性进行模拟。数值仿真结果表明：压缩性对泵源流量脉动的影响最大,油液黏性的影响次之,含气量的影响较小,流动状态的影响最小,以上因素的影响程度占油液特性影响的比例分别为86.8%、9.45%、3.59%、0.16%;油液的黏性对泵容积效率的影响最大,压缩性的影响次之,含气量的影响较小,流动状态的影响最小。模型的准确性得到了实验验证,为开展柱塞泵动力学建模以及机电液系统全局耦合性能仿真分析提供了理论依据。     

恒流径向柱塞泵输出特性分析与试验

基于特种装备车辆转向系统恒流量需求的背景,以优化某型恒流量径向柱塞泵输出动特性为目的,进行了恒流量机理解析及流量脉动分析优化。针对流量输出特性搭建了数学及仿真模型,并对比仿真、试验结果,以验证原理、模型的有效性。并以恒流量值、恒流量临界转速为约束条件,对流量脉动率进行了优化分析研究。结果表明：可通过该型结构实现柱塞泵恒流量功能;在输入转速大于恒流量临界转速后,随转速升高,平均流量将趋于稳定,而流量脉动将随转速升高而升高;通过优化柱塞直径、偏心距和节流口开口量,可有效降低流量脉动率5%以上。     

油液物性参数对柱塞泵配流特性的影响研究

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CFD仿真分析,改变油液的弹性模量、含气量和油液的黏度,根据配流过程中柱塞腔的压力响应特性、斜盘液压力矩、压力和流量脉动,对影响柱塞泵流量特性的油液物性参数进行详细的分析研究.     

宽转速摆线泵空化及流量输出特性研究

主动减震系统摆线泵工作转速范围宽，最高达6000 r/min,随着转速的变化，摆线泵密封容积腔、吸油口极易产生空化现象，进而影响摆线泵流量输出特性。提出了一种结构紧凑型动力单元，基于摆线泵宽转速运行工况，研究不同转速下摆线泵最小密封容积腔、吸油流道气相体积分数变化规律。研究结果表明：当摆线泵转速为1000 r/min时，最小密封容积腔含气率50%附近的区域占比大，当转速为6000 r/min时，最小密封容积腔含气率90%附近的区域增加明显；摆线泵工作在2000 r/min时，入口加压0.5 MPa气相体积分数最大为0.018,入口为大气压时的气相体积分数最大为0.1,当转速增加至6000 r/min时，入口加压能够有效控制吸油流道气相体积分数，改善摆线泵流量输出特性。     

往复柱塞泵转套式配流系统泵腔流场仿真研究

往复柱塞泵转套式配流系统是一种结构紧凑、密封可靠的新型配流系统。针对其流量倒灌和压力超调问题,利用软件Fluent,采用UDF(User-Defined-Function)功能和滑移网格与动网格技术,对往复柱塞泵转套式配流系统泵内的非定常流动进行了仿真研究。仿真结果表明,配流系统只在排油向进油过渡的瞬间出现压力超调,并产生短时间压力震荡;往复柱塞泵进油阶段,进油腔内液压油流速较慢,流动范围较大,排油阶段,液压油流速较大,流动范围很小;整个工作周期内进油口与泵腔之间无流量倒灌现象,但出油口与泵腔在每个过渡瞬间都出现倒灌,倒灌流量较小、时间较短。     

阀配流水压柱塞泵的回冲射流及其容积损失

为揭示水压柱塞泵配流阀对泵容积效率的影响程度,设计了阀配流柱塞泵可视化实验装置。通过高速摄像系统清晰观测到柱塞泵中回冲射流现象及形态特征。以阀芯瞬态位移、泵腔压力实测数据为边界条件进行配流阀动网格流场仿真,并进行瞬时流量积分,获得了排水阀回冲射流引起的柱塞泵容积损失数值。结果表明:在1500 r/min转速下,回冲射流时长占柱塞排水周期的30%,约为6 ms,阀芯存在多次振荡且伴随着射流空化;回冲射流造成泵容积效率的损失约为5.3%。     

基于PumpLinx柱塞泵配流盘三角槽结构的优化

在轴向柱塞泵中,配流盘作为最重要的元件之一,对于降低流量脉动和噪声有着至关重要的影响,该文主要针对轴向柱塞泵配流盘减震槽结构对泵内压力,流量产生的影响,对轴向柱塞泵的配流盘进行研究。通过设置不同形状配流盘减震槽的过流面积,在SolidWorks内对不同形状过流面积进行实体模型建模。该模型考虑到了油液的压缩性、柱塞副、配流副的泄露和流量倒灌对泵内流体产生的影响。通过PumpLinx对实体模型经行仿真,通过对比分析,仿真结果发现配流盘减震槽结构优化后,泵体内部的流量和压力脉动都有明显的降低,气蚀也有明显的降低。     

新型柱塞配流海(淡)水柱塞泵的工作原理及样机研制

本文介绍了一种柱塞配流海（淡）水轴向柱塞泵的工作原理及其样机研制,并对该样机泵进行了试验研究.试验表明,该样机泵工作非常平稳,噪声低（〈75 dBA）,工作压力可达4 MPa,流量为15 L/min,容积效率约60%,这在该种结构的泵中是非常难得的.     

多柱塞阀配流往复式容积泵流量调节策略研究

为实现多柱塞阀配流往复式容积泵的流量调节,提出一种基于进液阀在排液行程内延迟关闭原理的流量调节策略。在未考虑柱塞副泄漏效应及配流阀启闭滞后效应前提下,首先借助柱塞运动规律得到了单柱塞腔无量纲化流量方程,并以此为基础建立了单柱塞腔无量纲化瞬时排出流量与排液阀滞后开启时长间的函数关系;之后,借助多柱塞泵的各个柱塞具有相同曲轴安装角度差的结构特点,得出了三柱塞泵整泵无量纲化流量与各自排液阀滞后开启时长间的函数关系;最后,基于功率平衡原理建立了流量调节策略。该策略的核心内容是以负载压力和电机功率计算得出负载所需流量,然后再解算出排液阀所需滞后开启时长及所对应的曲轴转角。以BRW125/31.5C型三柱塞乳化液泵为原型,基于AMESim软件创建了流量调节仿真模型,仿真结果表明：随着负载压力升高,负载液压缸输入流量逐渐降低;在达到压力调节阈值后,乳化液泵需0.25 s 完成流量调节过程。可为乳化液泵的负载敏感化改进设计及面向液压支架动作过程的稳压供液技术研究提供有益借鉴。