斜盤(pán)式柱塞泵的脈動(dòng)特性研究論文

　　由于柱塞泵所排出的液壓油是柱塞組依次擠出的，這種工作特點(diǎn)就決定了柱塞泵必然會(huì )存在流量脈動(dòng)特性。脈動(dòng)率過(guò)大會(huì )引起液壓系統較大的震蕩，造成一系列的不穩定，嚴重時(shí)會(huì )損壞液壓元件。為此，更加細致地了解影響柱塞泵脈動(dòng)特性的各項因素就尤為重要了。

　　1 斜盤(pán)式柱塞泵模型的建立

　　1)斜盤(pán)及其運動(dòng)模型的建立

　　將斜盤(pán)模型轉化為超級元件，此元件可以傳遞斜盤(pán)的傾角、轉速與變量機構所需的扭矩，輸入相應的轉速、扭矩，可以輸出此時(shí)斜盤(pán)的傾角，柱塞的往復運動(dòng)的速度與位移。若柱塞泵有n個(gè)柱塞，應在n 個(gè)該元件參數中設置柱塞初始位置：0，360/n，720/n，1080/n，1440/n，……

　　2)柱塞模型的建立

　　柱塞模型如圖2所示，利用AMESim的HCD庫對柱塞進(jìn)行建模，考慮到柱塞與柱塞腔之間的間隙，采用帶泄露的閥塊進(jìn)行搭建，通過(guò)對柱塞桿施加力、速度、位移參數來(lái)完成柱塞吸油排油動(dòng)作。

　　3)配流模型的建立

　　考慮到柱塞泵在配流過(guò)程中，排油口與吸油口的開(kāi)口面積有個(gè)漸變的過(guò)程，加上三角槽的過(guò)渡作用，直接模擬該配流過(guò)程比較困難。采用2個(gè)可變節流口來(lái)模擬配流，對節流口開(kāi)口大小的控制信號。為了模擬缸體柱塞腔進(jìn)出排油口與吸油口時(shí)的過(guò)渡作用，將信號曲線(xiàn)設計成一定傾斜度的線(xiàn)段。當輸入信號為0時(shí)，表明節流口全關(guān)，當輸入信號為1時(shí)，表明節流口全開(kāi)。配流盤(pán)的配流模型，當柱塞需要吸油時(shí)，節流口3打開(kāi)，節流口4關(guān)閉;當柱塞需要排油時(shí)，節流口3關(guān)閉，節流口4關(guān)閉。

　　4)液壓系統中負載模型的建立

　　為了更簡(jiǎn)潔地表示出液壓系統中的負載模型，選用了可變節流口代替液壓系統的負載。

　　5)整體仿真模型的建立

　　仿真模型由7個(gè)柱塞，配流模型與斜盤(pán)及其運動(dòng)模型組成，柱塞的運動(dòng)速度函數為f (x,y) =sin[(π 180)x]sin[(π 180)y]式中：x 為斜盤(pán)傾角;y 為缸體轉角。

　　2 模型仿真與分析

　　在A(yíng)MESim 的“Parameter mode”模式下，對模型的主要參數進(jìn)行設置，具體參數如表1所示。柱塞泵的流量脈動(dòng)率將會(huì )引起壓力脈動(dòng)率，所以說(shuō)柱塞泵的脈動(dòng)特性是系統中流量的不穩定引起的。液壓泵的.實(shí)際流量q0，最大瞬時(shí)流量qmax，最小瞬時(shí)流量qmin，流量脈動(dòng)率：K=(qmax-qmin)/q01)不同節流口開(kāi)度下的脈動(dòng)特性

　　將液壓系統中節流口開(kāi)口直徑分別設置為0.25 mm、0.5 mm、0.75 mm、1 mm，其他參數不變，比較柱塞泵出口的流量特性。由仿真結果分析得出：隨著(zhù)負載壓力的增加，流量脈動(dòng)率會(huì )隨之較小，但是液壓系統的流量響應速度會(huì )隨之降低。對應于不同節流口開(kāi)度，液壓系統的壓力特性。隨著(zhù)負載壓力的增加，壓力曲線(xiàn)的震蕩幅值會(huì )增大，可能會(huì )影響液壓系統的穩定性，造成嚴重后果。

　　2)不同轉速下的脈動(dòng)特性

　　分別將轉速設置為1000r·min-1、1500r·min-1、2000 r·min-1，其他參數不變，比較柱塞泵出口的流量脈動(dòng)特性。通過(guò)計算得出不同轉速下的流量脈動(dòng)率，分別為9.94%、6.26%和4.74%。隨著(zhù)轉速的增大，流量脈動(dòng)率隨之降低。由此看出，適當提高轉速會(huì )減小液壓系統的脈動(dòng)特性。

　　3)不同柱塞數目柱塞泵的脈動(dòng)特性

　　分別將柱塞數目設置為5個(gè)、7個(gè)和9個(gè)，其他參數不變，比較柱塞泵出口的流量脈動(dòng)特性，通過(guò)計算得出不同柱塞個(gè)數柱塞泵的流量脈動(dòng)率，分別為9.1%、6.22%和4.01%。隨著(zhù)柱塞個(gè)數的增加，流量脈動(dòng)率隨之降低。由此看出，適當提高增加柱塞個(gè)數會(huì )減小液壓系統的脈動(dòng)特性。

　　3 結論

　　基于A(yíng)MESim軟件，對斜盤(pán)式柱塞泵進(jìn)行詳細地建模，通過(guò)模擬分析得出：隨著(zhù)液壓系統中負載壓力的增加，流量脈動(dòng)率會(huì )隨之較小，但是液壓系統的流量響應速度會(huì )隨之降低;隨著(zhù)轉速的增大或者柱塞個(gè)數的增加，流量脈動(dòng)率隨之降低，并且液壓系統中流量的響應速度也會(huì )增大，有利于液壓系統的穩定，但轉速與柱塞個(gè)數不是越大越好，當柱塞在工作時(shí)的線(xiàn)速度越大，越不利于充分地吸油。

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