斜盘式柱塞泵的脉动特性研究论文

2020-06-26实用文

斜盘式柱塞泵的脉动特性研究论文

  由于柱塞泵所排出的液压油是柱塞组依次挤出的,这种工作特点就决定了柱塞泵必然会存在流量脉动特性。脉动率过大会引起液压系统较大的震荡,造成一系列的不稳定,严重时会损坏液压元件。为此,更加细致地了解影响柱塞泵脉动特性的各项因素就尤为重要了。

  1 斜盘式柱塞泵模型的建立

  1)斜盘及其运动模型的建立

  将斜盘模型转化为超级元件,此元件可以传递斜盘的倾角、转速与变量机构所需的扭矩,输入相应的转速、扭矩,可以输出此时斜盘的倾角,柱塞的往复运动的速度与位移。若柱塞泵有n个柱塞,应在n 个该元件参数中设置柱塞初始位置:0,360/n,720/n,1080/n,1440/n,……

  2)柱塞模型的建立

  柱塞模型如图2所示,利用AMESim的HCD库对柱塞进行建模,考虑到柱塞与柱塞腔之间的间隙,采用带泄露的阀块进行搭建,通过对柱塞杆施加力、速度、位移参数来完成柱塞吸油排油动作。

  3)配流模型的建立

  考虑到柱塞泵在配流过程中,排油口与吸油口的开口面积有个渐变的过程,加上三角槽的过渡作用,直接模拟该配流过程比较困难。采用2个可变节流口来模拟配流,对节流口开口大小的控制信号。为了模拟缸体柱塞腔进出排油口与吸油口时的过渡作用,将信号曲线设计成一定倾斜度的线段。当输入信号为0时,表明节流口全关,当输入信号为1时,表明节流口全开。配流盘的配流模型,当柱塞需要吸油时,节流口3打开,节流口4关闭;当柱塞需要排油时,节流口3关闭,节流口4关闭。

  4)液压系统中负载模型的建立

  为了更简洁地表示出液压系统中的负载模型,选用了可变节流口代替液压系统的负载。

  5)整体仿真模型的建立

  仿真模型由7个柱塞,配流模型与斜盘及其运动模型组成,柱塞的运动速度函数为f (x,y) =sin[(π 180)x]sin[(π 180)y]式中:x 为斜盘倾角;y 为缸体转角。

  2 模型仿真与分析

  在AMESim 的“Parameter mode”模式下,对模型的主要参数进行设置,具体参数如表1所示。柱塞泵的流量脉动率将会引起压力脉动率,所以说柱塞泵的脉动特性是系统中流量的不稳定引起的。液压泵的实际流量q0,最大瞬时流量qmax,最小瞬时流量qmin,流量脉动率:K=(qmax-qmin)/q01)不同节流口开度下的脉动特性

  将液压系统中节流口开口直径分别设置为0.25 mm、0.5 mm、0.75 mm、1 mm,其他参数不变,比较柱塞泵出口的流量特性。由仿真结果分析得出:随着负载压力的增加,流量脉动率会随之较小,但是液压系统的流量响应速度会随之降低。对应于不同节流口开度,液压系统的压力特性。随着负载压力的增加,压力曲线的`震荡幅值会增大,可能会影响液压系统的稳定性,造成严重后果。

  2)不同转速下的脉动特性

  分别将转速设置为1000r·min-1、1500r·min-1、2000 r·min-1,其他参数不变,比较柱塞泵出口的流量脉动特性。通过计算得出不同转速下的流量脉动率,分别为9.94%、6.26%和4.74%。随着转速的增大,流量脉动率随之降低。由此看出,适当提高转速会减小液压系统的脉动特性。

  3)不同柱塞数目柱塞泵的脉动特性

  分别将柱塞数目设置为5个、7个和9个,其他参数不变,比较柱塞泵出口的流量脉动特性,通过计算得出不同柱塞个数柱塞泵的流量脉动率,分别为9.1%、6.22%和4.01%。随着柱塞个数的增加,流量脉动率随之降低。由此看出,适当提高增加柱塞个数会减小液压系统的脉动特性。

  3 结论

  基于AMESim软件,对斜盘式柱塞泵进行详细地建模,通过模拟分析得出:随着液压系统中负载压力的增加,流量脉动率会随之较小,但是液压系统的流量响应速度会随之降低;随着转速的增大或者柱塞个数的增加,流量脉动率随之降低,并且液压系统中流量的响应速度也会增大,有利于液压系统的稳定,但转速与柱塞个数不是越大越好,当柱塞在工作时的线速度越大,越不利于充分地吸油。

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