零件变形对柱塞泵特性的影响研究

论文摘要

本文以斜盘式轴向柱塞泵的关键零件部件—泵轴及柱塞副的变形及其对柱塞泵特性的影响为主要研究目标。通过对泵轴载荷系统的分析,确定径向载荷对泵轴及柱塞泵性能有较大影响；采用MATLAB的SIMULINK工具箱建立泵轴径向载荷仿真模型,对比分析柱塞泵主要性能参数对泵轴径向载荷的影响发现：额定压力、斜盘倾角及柱塞直径对泵轴径向载荷的大小有重要影响；以SIMULINK仿真结果为载荷条件,利用有限元分析软件ANSYS-Work-bench对泵轴进行分析。通过静结构分析得到泵轴应力应变结果,并与理论分析进行了对比,两者结果基本相同,经校核,泵轴强度满足使用要求,但是刚度却超出了许用范围,需要通过改善材料或者改进结构来提高泵轴的刚度；基于静结构分析完成泵轴疲劳分析,得到泵轴循环寿命曲线、损坏、安全系数及双轴应力分布规律；通过模态分析算得其固有频率和临界转速,为防止泵轴发生共振提供设计依据；完成泵轴谐响应分析,得到交变载荷作用下泵轴的响应规律。本文同时利用ANSYS-Workbench对斜盘式轴向柱塞泵柱塞副变形进行了研究,分析计算了柱塞副在实际工作中的变形情况,完成柱塞副热变形、压力变形及热压耦合变形计算,得到变形后柱塞副间隙大小及形状；推导出柱塞副泄漏量计算公式,利用所推导泄漏量计算公式及变形分析结果,分析计算了变形对柱塞副的泄漏及柱塞泵容积效率的影响,并与未考虑变形的情况进行了对比分析,变形后柱塞泵泄露较变形前有明显的增加,导致柱塞泵的容积效率也有所下降。通过轴向柱塞泵的泵轴在工作状况下的应力应变及振动研究,为柱塞泵的泵轴设计、优化及使用提供了有益的参考；对柱塞副变形及变形后的泄漏、容积效率的分析可为今后斜盘式轴向柱塞泵柱塞副的设计使用及柱塞泵性能维护提供依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景与意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 论文主要研究内容
• 第2章 泵轴受力分析及SIMULINK仿真计算
• 2.1 柱塞泵结构及原理
• 2.2 泵轴受力分析
• 2.3 SIMULINK仿真
• 2.3.1 SIMULINK介绍
• 2.3.2 仿真建模
• 2.3.3 仿真配置
• 2.3.4 仿真结果
• 2.4 本章小结
• 第3章 泵轴有限元分析
• 3.1 有限元分析理论及ANSYS-Workbench
• 3.2 有限元前处理
• 3.2.1 建模
• 3.2.2 材料设定
• 3.2.3 接触对设定
• 3.2.4 网格划分
• 3.3 静结构校核
• 3.3.1 载荷选取及边界条件施加
• 3.3.2 计算和结果分析
• 3.4 疲劳寿命分析
• 3.4.1 AWE Fatigue
• 3.4.2 疲劳有限元计算
• 3.5 模态振动分析
• 3.5.1 临界转速
• 3.5.2 模态分析
• 3.5.3 柱塞泵泵轴模态分析
• 3.5.4 结果处理及临界转速计算
• 3.6 谐响应分析
• 3.6.1 谐响应分析理论
• 3.6.2 有限元谐响应分析
• 3.7 本章小结
• 第4章 柱塞副变形的影响研究
• 4.1 有限元分析前处理
• 4.1.1 模型建立
• 4.1.2 接触对设定
• 4.1.3 材料设定
• 4.1.4 网格划分
• 4.2 变形计算
• 4.2.1 热分析
• 4.2.2 热变形计算
• 4.2.3 压力变形计算
• 4.2.4 耦合变形计算
• 4.2.5 变形的影响研究
• 4.3 柱塞副泄漏量计算
• 4.3.1 柱塞副泄漏量公式推导
• 4.3.2 柱塞副泄漏量计算
• 4.3.3 容积效率计算
• 4.4 改善措施
• 4.5 本章小结
• 总结与展望
• 1 全文内容总结
• 2 未来研究与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文