徐文琴[1]2004年在《径向柱塞泵静压支承圆柱副性能研究》文中提出液压泵作为液压系统的关键元件，其性能的好坏往往会直接影响整个液压系统的工作可靠性。由于径向柱塞泵具有柱塞与缸体内孔均为圆柱面，易达到高精度的配合等结构特点，因此，比轴向柱塞泵耐冲击、寿命长、容积效率高、控制精度高。我国从80年代末90年代初很多科研机构与生产厂家开始研究开发这种产品，但都不能解决转子与配流轴、滑靴与定子两对摩擦副烧研的问题。 本文提出一种新的径向柱塞泵，该泵采用滚子—柱塞副代替了传统的柱塞—定子副，并对该泵重要摩擦副的静态特性和动态特性进行了研究。 本专题的研究内容主要包括： 1、柱塞泵的运动学分析，包括柱塞相对于缸体、滚子相对于柱塞运动分析； 2、柱塞组件的受力分析，对定子的支承反力、缸孔与柱塞间的正压力、缸孔与柱塞间的摩擦力进行仿真分析； 3、对静压支承圆柱副的静态特性进行研究； 4、对圆柱副油膜挤压承载能力的计算公式进行推导，建立了静压支承圆柱副油膜动态特性方程，利用MATLAB中的SIMULINK工具箱对所建立的圆柱副油膜动态特性进行动态仿真； 5、对柱塞与缸孔之间的特殊圆环缝隙的泄漏流量公式进行了推导，得到了该圆环缝隙泄漏流量计算公式的修正系数。
徐文琴[2]2004年在《静压支承圆柱副油膜刚度研究》文中提出提出一种新的径向柱塞泵 ,并对其中的一对重要摩擦副———圆柱副的油膜刚度进行了研究 ,对径向柱塞泵的理论分析具有指导意义
徐文琴, 姜伟[3]2004年在《静压支承圆柱副的静态特性研究》文中提出文章提出一种新的径向柱塞泵 ,并对该泵的重要摩擦副一圆柱副的静态特性进行了研究和分析
赵翠萍[4]2008年在《JBP-40型径向柱塞泵公称转速和额定压力的确定因素研究》文中提出液压泵作为液压系统的关键元件,其性能的好坏往往直接影响整个液压系统的工作可靠性。由于径向柱塞泵具有柱塞与缸体的内孔均为圆柱面,易达到高精度配合等结构特点,因此比轴向柱塞泵耐冲击、寿命长、容积效率高、控制精度高。受到国内外液压泵行业的青睐,应用在轧钢机,注塑机等冲击负载的设备中,市场前景十分广阔。我国从80年代末90年代初很多科研机构与生产厂家开始研究开发这种产品,但都不能解决滑靴与定子两对摩擦副烧研的问题和研究出更高性能的径向柱塞泵。径向柱塞泵里的滑靴与定子,转子与配流轴之间相互接触,构成了柱塞泵的关键摩擦副,这几个摩擦副都直接影响着液压泵的工作寿命和失效形式,径向柱塞泵配流轴的受力情况直接关系到液压泵的容积效率和工作效率。液压泵的结构、[PV]值、高速滑动摩擦副摩擦磨损、关键零部件的抗疲劳能力是决定泵公称转速和额定压力能否在n = 1800 r/ min , p = 28Mpa基础上再提高的决定性因素。泵的轴承是限制泵寿命的重要因素,也是泵公称转速和额定压力能否再提高的决定性因素。本文对影响径向柱塞泵公称转速和额度压力的因素进行详细分析,找出影响公称转速和额定压力提高的因素。针对摩擦副烧研问题,对滑靴结构进行改善,来提高滑靴的使用寿命。
翟江[5]2012年在《海水淡化高压轴向柱塞泵的关键技术研究》文中指出高压泵是反渗透海水淡化工程中的关键元件。与目前广泛使用的多级离心泵、往复泵相比,基于水液压技术的全水润滑轴向柱塞结构的海水淡化高压泵具有效率高、噪音低、体积小、易维护等优点,适合在中小型反渗透海水淡化系统中使用。本文以研制中小型反渗透海水淡化系统中使用的高压轴向柱塞泵为目标,开展泵的特性及其关键技术研究,为水介质轴向柱塞机械的研究和开发提供参考。本文考虑了泵在工作过程中因海水的可压缩性、高饱和蒸汽压诱发空化等引起的弹性模量、密度、动力粘度等流体属性的变化,建立了泵柱塞腔压力、泵柱塞腔内部空化、泵柱塞腔吸排水流量、泵进出口流量、泵关键摩擦副内泄漏流量和泵出口压力的动态模型。与不考虑流体属性变化的模型相比,该模型避免了仿真过程中绝对压力出现负值等现象,并能对柱塞腔内的空化、泵进口压力过低造成的吸空进行估计。根据海水淡化高压轴向柱塞泵的主要工作参数,通过对低粘度海水润滑下完全平衡型滑靴副缝隙流动的流态分析,得到了完全平衡型滑靴副中固定阻尼区域一般处于湍流状态,可变阻尼一般处于层流状态的结论,在此基础上进行了完全平衡型滑靴副的设计。考虑到滑靴体工程塑料覆盖层在高压水流下的微小变形对流动区域压力场的影响,提出了基于流固耦合数值分析的修正方法。在国内成功研制出适用于中小型反渗透海水淡化工程的高压轴向柱塞泵,该泵采用全水润滑端面配流结构,额定工作压力为8MPa,额定转速为1500rpm。性能试验结果表明该泵在额定工况下输出的实际流量超过110L·min-1,总效率超过80%。在反渗透海水淡化系统中的实际应用表明该泵性能稳定、可靠性高,能够在中小型海水淡化工程中替代同类进口产品。第一章介绍了反渗透海水淡化工程中高压泵技术的现状,分析了轴向柱塞结构高压泵的优势,指出了本文的研究目的及意义,介绍了本文的主要研究内容。第二章建立了海水主要流体属性随压力变化的模型,通过与轴向柱塞泵压力流量特性方程组相结合,得到了基于海水流体属性的海水淡化高压轴向柱塞泵压力流量特性模型,通过对模型的数值计算分析了泵的空化、压力、流量、泄漏和效率等特性。第叁章建立了海水淡化高压轴向柱塞泵工作过程的动态CFD模型,对泵内部的空化流动进行了数值模拟,在不同的泵入口压力条件下,获得了泵内空化发生的位置和作用时间、柱塞腔吸排海水流量、泵出口截面的质量流量和平均压力脉动等特性。第四章讨论了海水润滑滑靴副的设计方法,推导了海水润滑完全平衡型滑靴副的设计计算公式。对采用了低弹性模量工程塑料的完全平衡型滑靴副的结构场和流场进行了流固耦合分析,讨论了微小弹性变形对其静压支承性能的影响。第五章分析了海水淡化高压轴向柱塞泵主要零件的动力学特性,获得了泵关键摩擦副的动态pv值数据。建立了海水淡化高压轴向柱塞泵的虚拟样机,综合分析了泵主要零件的动力学特性、泵的压力流量特性,获得了主要零件的动态等效应力和变形位移等数据。第六章在水润滑条件下对多种耐蚀金属与聚醚醚酮配对进行了摩擦学试验,获得了相应的摩擦磨损数据,分析了摩擦表面的微观形貌,为海水淡化高压轴向柱塞泵关键摩擦副配对材料的选择提供了参考。第七章介绍了海水淡化高压轴向柱塞泵样机的主要加工工艺过程,对加工完成的样机进行了性能试验,完成性能试验的样机进行了实际应用。第八章对本文的研究工作进行了总结,对进一步的研究提出了展望。
张旭[6]2014年在《交流正弦液压泵动态性能设计与分析》文中研究指明为了满足航空航天和国防工业对大型锻件日益增长的需求，大型液压机的开发研制已成为国内锻压机械和重机行业势在必行的攻关项目和普遍关注的焦点。考虑到锻造操作机工作在高压、重载与交变冲击载荷的工况下，其传动系统与控制系统的设计极其关键，通常需要采用正弦泵控液压系统和机电液混合驱动的方式来实现快速和准确控制。正弦泵作为一种新型的液压动力元件，在系统中发挥着能量供给与流量控制的双重作用，其动态特性的研究对提高大型液压机性能和国产锻造设备的锻造能力有着重要意义。本研究课题受到了国家自然科学基金《交变流体驱动的冲击机构动力学与控制研究》（编号：11272122）项目资助。论文以Wepuko Hydraulic公司的RX系列正弦液压泵为原型，对该泵的缸体—柱塞组件等核心部件进行了运动学与动力学分析。在此基础上，结合功率键合图理论对输出流量峰值为500L/min的正弦液压泵进行了理论分析与仿真研究。论文首先详细分析了正弦液压泵的几何结构与工作原理，根据正弦液压泵的几何结构和内部组件的运动规律，建立了柱塞—滑靴组件、偏心摆变量机构和转子组件的运动学方程并推导了活塞行程、定子偏心量、配流轴开口量等参数随时间、控制量输入变化的函数关系式。在此基础上，建立了柱塞组件运动的数学模型，通过仿真获取了柱塞位移、速度和加速度、定子偏心量、偏心摆夹角、柱塞—滑靴夹角随时间变化的曲线并针对柱塞运动过程中的惯性力、离心力、滑靴静压支承力进行了分析。然后结合功率键合图理论和流体机械的基本原理，对正弦泵内部的能量流动情况进行分析，建立内部各元件的功率键合图模型及其AMESim仿真模型。通过仿真分别研究了：偏心摆变量机构控制系统的动态响应特性；不同排油口压力下的柱塞腔流量和压力波动情况；不同柱塞数目下的正弦液压泵的流量脉动情况；不同控制信号作用下的正弦液压泵整体输出流量以及多泵联合时的流量输出特性。
李新峰[7]2018年在《变载荷对径向柱塞泵滑靴副油膜特性的影响研究》文中认为液压泵是一种能量转换装置,是液压系统的关键构件,其作用是将机械能转换为液体的压力能,而整个液压系统工作的可靠性常常取决于液压泵的性能。由于径向柱塞泵相比于轴向柱塞泵具有工作压力高、抗冲击、寿命长、控制精度高等优点,被作为一种高效节能新型液压泵,已广泛应用于矿山机械、起重机械、锻压机械等液压系统中。而研究滑靴副的油膜特性将有助于摩擦副的设计和优化,从而提高液压泵的寿命、效率以及工作的可靠性。本文以JBP-40新型径向柱塞泵为研究对象,在对柱塞泵滑靴副的运动和受力分析的基础上,通过理论计算,求出了摩擦副中滑靴副在静压支承原理下油膜厚度的最佳理论值,建立了油膜动态特性方程,采用Simulink软件对不同压力和转速下的滑靴副油膜特性进行了可视化仿真,得到了油膜厚度在不同压力、不同转速、不同温度及滑靴副不同结构尺寸下的变化规律,同时对凿岩台车上的柱塞泵在高频率冲击机构的冲击下进行分析,得到了变载荷下的中心油腔压力变化、油膜厚度随时间波动曲线和压力波周期以及高压力持续时间对油膜厚度波动的变化规律,最后说明径向柱塞泵相比于现在凿岩台车使用的轴向柱塞泵更有优势。论文的主要做了以下相关工作:1、论述了本课题的研究背景及意义,调研了国内外相关机构对柱塞泵滑靴副的研究现状,在此基础上明确了本文的研究重点。2、介绍了径向柱塞泵的工作原理以及滑靴副的运动学分析,并阐述如何使间隙油膜带有压力反馈以及初步计算静压支承滑靴副的结构尺寸。3、对静压支承滑靴副的静态特性进行研究,得出了最佳油膜厚度的变化规律。并以负载压力稳定上升的条件对滑靴副油膜动态特性方程进行推导,借用MATLAB中的SIMULINK对间隙油膜动态特性进行了仿真。4、仿真了凿岩台车冲击系统中的单向阀开启特性、活塞位移曲线和压力波动曲线,以脉冲压力波来搭建油膜厚度在高频变载荷下的模型,研究了变载荷下的滑靴副油膜变化过程。5、推导了变粘度下滑靴副的泄漏流量计算公式,并与粘度不变的流量公式进行仿真对比。
陈俊强[8]2009年在《径向柱塞泵滑靴副流场数值模拟与研究》文中研究指明JBP系列径向柱塞泵是我国自主开发的具有高压力,大流量、高效率的容积式液压泵,在农业机械、工程机械、矿山机械、船舶制造等行业领域已经得到广泛应用,其性能将直接影响着液压系统的性能及运行情况。滑靴副作为该系列径向柱塞泵中的关键摩擦副之一,其性能对泵可靠性优劣起着至关重要的作用。因此,对其内部流场进行深入研究,较详细和较准确地掌握滑靴内部流体的流场和温度场分布,不仅具有理论意义,更具有很大的工程实用价值。1、本文将JBP32H径向柱塞泵滑靴-定子摩擦副作为研究对象,对其工作原理及结构进行分析研究,利用叁维软件PRO/E建立了滑靴副流道的物理模型,利用GAMBIT建立了网格模型。2、根据计算流体力学的基本理论,建立描述滑靴副流道流动的数学模型,建立求解流场和温度场的控制方程和求解方程的基本假设和计算条件。并根据滑靴内液压油流动的实际流动情况,给出符合实际的初始以及边界条件。3、选用合适的仿真模型和设定相应的迭代初始参数,利用计算流体力学中有限体积法,选用laminar模型,选取FLUENT中的分离式求解器进行数值计算,得出不同工作条件下压力分布、速度分布以及温度场分布等相关数值模拟曲线。4、针对现有模型的不足,提出了一种改进的滑靴结构,并对改进后的滑靴副流道模型进行分析,数值计算结果表明改进方案可行。本文成功地将计算流体力学中的FLUENT软件引入到径向柱塞泵滑靴副研究领域,研究结果可以为以后JBP系列径向柱塞泵滑靴副进一步研究提供依据,对径向柱塞泵滑靴副结构设计和性能优化具有指导意义。
郭宇航[9]2016年在《轴向柱塞泵滑靴底面结构对滑靴副性能的影响研究》文中研究表明斜盘式轴向柱塞泵,作为现代液压传动中广泛使用的动力源之一,以其驱动功率大、工作效率高、动态性能优越、易于实现系统无级变速等显着优点,应用于多领域的液压系统中。滑靴副是轴向柱塞泵的主要传力摩擦副之一,它对柱塞泵高压化、大流量化特性的影响尤为突出。因此,本文以斜盘式轴向柱塞泵的滑靴作为研究对象,研究并改善滑靴副的综合性能。分析滑靴副的油膜特性,研究滑靴底面环的弹性变形和油膜变形匹配性,提出滑靴底面环结构优化方案。通过编程和仿真手段,对优化前后的滑靴进行静压特性和动态特性分析,从而验证优化方案的正确性,为滑靴底面环结构的优化设计提供可靠途径。通过对滑靴运动学和力学特性的研究,建立滑靴副的动态静力学模型,对滑靴底面支承方式进行分析。求解滑靴底面内支承环的弹性变形和油膜厚度变形,利用有限差分法和超松弛迭代法求解压力场,进而得到油膜厚度场。利用Fluent对滑靴副的流场进行研究,得到滑靴副油膜流场的速度矢量图,分析流场的泄漏特性。以效率贡献和剩余压紧力作为衡量标准,利用Matlab的非线性优化函数对环结构尺寸展开优化设计。考察滑靴优化设计后,内支承环弹性变形、油膜变形、滑靴副功率损失、效率值、剩余压紧力以及流场特性等性能指标的变化情况。并根据优化方案,利用Matlab的GUI模块建立具有面向用户界面的滑靴底面环结构尺寸优化设计平台。建立轴向柱塞泵ADAMS动力学分析模型,将求解压力场和厚度场的Matlab程序转换为C++程序代码,封装后作为ADAMS软件的子程序供求解器调用。仿真得到环结构尺寸优化前后,滑靴受到的支承力、滑靴底面的油膜厚度、以及单个滑靴的泄漏量和摩擦力矩的变化情况,分析优化前后滑靴副动态特性的变化情况,对优化方案进行验证。
张斌[10]2009年在《轴向柱塞泵的虚拟样机及油膜压力特性研究》文中认为轴向柱塞泵是液压系统中最重要的动力元件,广泛应用于各类机械装备中。轴向柱塞泵是机构和流体的统一体,机构向流体传递运动和能量,流体为摩擦副提供动力润滑油膜改善其摩擦条件,并传递出流量和压力进行做功。因此流体和机构耦合是轴向柱塞泵的基本特征,也是影响其性能的研究重点和难点。本学位论文针对轴向柱塞泵机构和流体多维模型耦合的虚拟样机技术展开研究,目的在于提高轴向柱塞泵的综合性能,为柱塞泵的结构设计和优化提供手段,具有广泛的工程应用背景和重要的学术研究价值。本学位论文创建了轴向柱塞泵液固耦合的虚拟样机环境,并研制了柱塞副油膜特性测试专用试验台,验证了虚拟样机的分析准确性,为柱塞泵的外部输出特性与内部流体特性研究提供了手段,为柱塞泵支承油膜理论研究和结构设计提供了一种新方法。针对轴向柱塞泵虚拟样机液固耦合的特点建立了机构和流体模型,机构模型包括叁维刚体动力学子模型和柔性化子模型,流体模型包括流体功率传递子模型和柱塞副油膜支承子模型,通过建立接口模型链接各个子模型,进而构成了轴向柱塞泵的虚拟样机。这种建模方式考虑了柱塞泵叁维运动机构的动力学因素和柱塞副油膜特性,并将其用于扭矩损失、流量损失和压力损失的计算,而解算结果又反作用于各子模型,因此该模型不仅具备传统模型的特点而且充分考虑多模型间的关联和支持。根据虚拟样机的模型特点研制了柱塞副油膜特性测试泵,其在不改变泵结构的条件下实现了柱塞副油膜压力场、温度场、油膜厚度的测试,并能够和实际泵一样驱动压力等级为0～30MPa的开式或闭式负载,可以通过无线传输的方式把高速旋转部件上的36通道的测试数据传递到数据采集系统中,是柱塞泵高速运动部件上油膜特性测试的一种新方法。基于虚拟样机模型和上述试验平台,全面分析了轴向柱塞泵虚拟样机在虚拟环境下对柱塞泵输出特性和内部流体、机构特性,这是传统方法难以实现的。和试验相比,虚拟样机仿真对开式压力、流量、转速等外特性预测的平均精确度可达96.2%,对闭式压力、流量、转矩、转速的平均精确度可达95.9%,可以满足实际性能分析需要。对于时间尺度为毫秒级的内部配流窗切换的压力、流量脉动率和试验相比的误差分别仅为0.5%、0.6%,同时通过研究可以揭示吸、排油流量脉动与局部结构之间的关系,对柱塞泵的结构优化和性能改善具有指导意义;最后,轴向柱塞泵虚拟样机技术在数字式柱塞泵和斜轴双泵交叉功率控制的设计和性能分析上进行了应用,对数字泵的控制效果和交叉功率的灵活性进行了准确的预测,证明了虚拟样机模型的通用性和广泛性,以及广泛的应用价值和良好的应用前景。论文主要结构如下:第一章,指出了论文研究的目的和意义,对国内外主要的轴向柱塞泵科研机构的相关研究情况进行了调研,综述了该领域研究现状,确定了博士学位论文研究的内容。第二章,分析并建立了柱塞泵机构模型。建立了叁维多体动力学模型,对关键部件进行了柔性化处理,优化了模型中的主要影响参数,为机构模型和流体模型的联合仿真奠定了基础。第叁章,针对轴向柱塞泵复杂的流体系统,分别构建了轴向柱塞泵的流体功率传动模型和柱塞副间隙油膜模型。通过对机械传动驱动流体的过程分析,建立了轴向柱塞泵的扭矩模型、流量模型和压力模型,并考虑了流体的弹性模量和惯性流量的影响。最后,创建了柱塞副油膜模型,用来求解柱塞副的压力场等油膜微观参量。第四章,研究了轴向柱塞泵虚拟样机各个子模型之间的关系,搭建了轴向柱塞泵各模型之间的接口模型,并进行了封装。第五章,提出了一种在高压高速工况下真实柱塞泵上测试柱塞副油膜的新方法,研制了柱塞副油膜测试泵和综合性能测试平台,为虚拟样机仿真提供了试验验证的手段。第六章,通过试验研究和虚拟样机仿真分析对轴向柱塞泵开式、闭式的宏观输出特性、微观输出特性、柱塞泵内部柱塞副油膜压力场特性进行了对比分析,证明了虚拟样机仿真平台对轴向柱塞泵内外部特性的仿真分析具有较高的精度。依据模型优势,对轴向柱塞泵内部节点的流体特性进行了研究,揭示了其流量、压力产生的机理。而且采用轴向柱塞泵的虚拟样机对数字泵和轴向柱塞泵双泵的交叉功率控制进行了应用分析,成功的预测了数字泵控制效果和交叉功率的灵活的功率分配策略。第七章,总结了论文的主要研究工作,给出了主要的研究结论,指出博士学位论文研究课题的创新点,并对未来的研究工作进行了展望。
参考文献：
[1]. 径向柱塞泵静压支承圆柱副性能研究[D]. 徐文琴. 浙江工业大学. 2004
[2]. 静压支承圆柱副油膜刚度研究[J]. 徐文琴. 机械制造与自动化. 2004
[3]. 静压支承圆柱副的静态特性研究[J]. 徐文琴, 姜伟. 液压与气动. 2004
[4]. JBP-40型径向柱塞泵公称转速和额定压力的确定因素研究[D]. 赵翠萍. 太原科技大学. 2008
[5]. 海水淡化高压轴向柱塞泵的关键技术研究[D]. 翟江. 浙江大学. 2012
[6]. 交流正弦液压泵动态性能设计与分析[D]. 张旭. 华南理工大学. 2014
[7]. 变载荷对径向柱塞泵滑靴副油膜特性的影响研究[D]. 李新峰. 兰州理工大学. 2018
[8]. 径向柱塞泵滑靴副流场数值模拟与研究[D]. 陈俊强. 江苏大学. 2009
[9]. 轴向柱塞泵滑靴底面结构对滑靴副性能的影响研究[D]. 郭宇航. 哈尔滨工业大学. 2016
[10]. 轴向柱塞泵的虚拟样机及油膜压力特性研究[D]. 张斌. 浙江大学. 2009
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