双排油口轴向柱塞泵配流特性建模及数字仿真研究

论文摘要

轴向柱塞泵具有高压力、大流量、高效率、结构紧凑、寿命长等优点,因此得到广泛的应用,特别是工程机械行业,对高性能、低噪声、长寿命的柱塞泵和马达有着极大的需求。近年来随着人们环保意识越来越强以及用户对主机质量要求的提高,对轴向柱塞泵的性能要求也越来越高。在高压高速的工况下,轴向柱塞泵的振动和噪声问题比较突出,因此研究如何减小轴向柱塞泵的振动和降低其噪声就很有必要。轴向柱塞泵噪声产生的原因很多,主要是流体噪声和机械噪声,而由于流量脉动、压力冲击等产生的流体噪声是轴向柱塞泵的主要噪声源。论文主要通过理论分析、仿真计算,对轴向柱塞泵产生的流体噪声进行分析,探索减小脉动和降低噪声的结构和方法。论文运用多学科综合仿真软件SimulationX,对9柱塞两配流窗口轴向柱塞泵进行了仿真研究,确定了合理的配流盘的结构。在此基础上分析了柱塞数目分别为10和11时,柱塞腔内的压力和泵出口的压力流量脉动,对排量相同而柱塞数目不同时泵的压力流量进行了比较。并且以现有的轴向柱塞泵为基础,对其配流盘的结构进行合理的改造,提出了两种新型双排油口泵的配流原理：串联型双排油口轴向柱塞泵(三个配流窗口)和并联型双排油口轴向柱塞泵(三个配流窗口和四个配流窗口两种类型),使泵的功能增加。在仿真软件SimulationX中对串联型双排油口轴向柱塞泵和并联型双排油口轴向柱塞泵进行了建模和仿真分析,确定了合理的配流结构,使得新型泵的压力流量脉动水平与现有泵相当。通过建模仿真,分析不同柱塞数目对串联型双排油口轴向柱塞泵出口的压力流量脉动的影响,得出其变化规律与两配流口泵一致。并且对串联型三配流窗口轴向柱塞泵和并联型三配流窗口轴向柱塞泵出口的压力流量和柱塞腔内的压力流量冲击经行了比较。分析两种新型泵的应用范围,得出并联型三配流窗口轴向柱塞泵的应用范围要广于串联型三配流窗口轴向柱塞泵的应用范围。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 本课题研究的背景及意义
• 1.2 轴向柱塞泵流体噪声的研究现状
• 1.3 计算机仿真技术简介
• 1.4 论文的主要研究内容
• 第二章 两口轴向柱塞泵建模及仿真分析
• 2.1 仿真软件SimulationX简介
• 2.2 轴向柱塞泵的工作原理
• 2.3 轴向柱塞泵的建模
• 2.3.1 柱塞的运动模型
• 2.3.2 配流面积模型
• 2.3.3 泵的泄漏模型
• 2.3.4 整泵模型
• 2.4 轴向柱塞泵的理论流量分析
• 2.4.1 偶数柱塞流量分析
• 2.4.2 奇数柱塞流量分析
• 2.5 轴向柱塞泵仿真分析
• 2.5.1 斜盘满偏角时的流量分析
• 2.5.2 腰形槽对称轴与配流盘对称轴夹角对压力流量特性的影响
• 2.5.3 三角阻尼槽对压力流量特性的影响
• 2.5.4 阻尼孔对压力流量特性的影响
• 2.5.5 串通角对压力流量特性的影响
• 2.5.6 整泵仿真验证
• 2.6 柱塞数目对轴向柱塞泵压力流量的影响
• 2.6.1 柱塞数目为10时泵的压力流量特性
• 2.6.2 柱塞数目为11时泵的压力流量特性
• 2.6.3 柱塞数为9、10、11时泵的出口的压力流量比较
• 2.7 结论
• 2.8 本章小结
• 第三章 串联型双排油口轴向柱塞泵特性研究
• 3.1 串联型双排油口泵的配流方案
• 3.2 串联型双排油口轴向柱塞泵建模
• 3.2.1 柱塞的运动模型
• 3.2.2 配流面积模型
• 3.2.3 泵的泄漏模型
• 3.2.4 整泵模型
• 3.3 串联型双排油口泵的压力流量特性
• 3.3.1 三个油口的流量分析
• 3.3.2 非死点过渡区域对泵压力流量的影响
• 3.3.3 阻尼孔对泵压力流量的影响
• 3.3.4 阻尼孔通上死点对泵压力流量的影响
• 3.3.5 阻尼孔通不同位置对泵出口流量脉动的影响
• 3.3.6 整泵仿真验证
• 3.4 不同柱塞数目串联双排油口泵压力流量比较
• 3.4.1 柱塞数目为11时泵的压力流量特性
• 3.4.2 柱塞数目为9、11时泵的压力流量特性比较
• 3.5 结论
• 3.6 本章小节
• 第四章 并联型双排油口轴向柱塞泵特性研究
• 4.1 并联型双排油口轴向柱塞泵配流方案
• 4.1.1 配流盘结构设计
• 4.1.2 缸体结构设计
• 4.2 并联型双排油口轴向柱塞泵建模
• 4.2.1 柱塞运动模型
• 4.2.2 配流面积模型
• 4.2.3 泵的泄漏模型
• 4.2.4 整泵模型
• 4.3 并联型双排油口泵的压力流量特性
• 4.3.1 并联型三配流窗口轴向柱塞泵压力流量特性
• 4.3.2 并联型四配流窗口轴向柱塞泵压力流量特性
• 4.4 串联型双排油口泵和并联型双排油口泵比较
• 4.4.1 出油口压力流量比较
• 4.4.2 柱塞腔压力流量比较
• 4.5 结论
• 4.6 本章小结
• 第五章 总结与工作展望
• 5.1 总结
• 5.2 工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文