斜盤式柱塞泵的脈動特性研究論文
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存在流量脈動特性。脈動率過大會引起液壓系統(tǒng)較大的震蕩，造成一系列的不穩(wěn)定，嚴(yán)重時會損壞液壓元件。為此，更加細(xì)致地了解影響柱塞泵脈動特性的各項(xiàng)因素就尤為重要了。
1 斜盤式柱塞泵模型的建立
1)斜盤及其運(yùn)動模型的建立
將斜盤模型轉(zhuǎn)化為超級元件，此元件可以傳遞斜盤的傾角、轉(zhuǎn)速與變量機(jī)構(gòu)所需的扭矩，輸入相應(yīng)的轉(zhuǎn)速、扭矩，可以輸出此時斜盤的傾角，柱塞的往復(fù)運(yùn)動的速度與位移。若柱塞泵有n個柱塞，應(yīng)在n 個該元件參數(shù)中設(shè)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，通過對柱塞桿施加力、速度、位移參數(shù)來完成柱塞吸油排油動作。
3)配流模型的建立
考慮到柱塞泵在配流過程中，排油口與吸油口的開口面積有個漸變的過程，加上三角槽的過渡作用，直接模擬該配流過程比較困難。采用2個可變節(jié)流口來模擬配流，對節(jié)流口開口大小的控制信號。為了模擬缸體柱塞腔進(jìn)出排油口與吸油口時的過渡作用，將信號曲線設(shè)計(jì)成一定傾斜度的線段。當(dāng)輸入信號為0時，表明節(jié)流口全關(guān)，當(dāng)輸入信號為1時，表明節(jié)流口全開。配流盤的配流模型，當(dāng)柱塞需要吸油時，節(jié)流口3打開，節(jié)流口4關(guān)閉;當(dāng)柱塞需要排油時，節(jié)流口3關(guān)閉，節(jié)流口4關(guān)閉。
4)液壓系統(tǒng)中負(fù)載模型的建立
為了更簡潔地表示出液壓系統(tǒng)中的負(fù)載模型，選用了可變節(jié)流口代替液壓系統(tǒng)的負(fù)載。
5)整體仿真模型的建立
仿真模型由7個柱塞，配流模型與斜盤及其運(yùn)動模型組成，柱塞的運(yùn)動速度函數(shù)為f (x,y) =sin[(π 180)x]sin[(π 180)y]式中：x 為斜盤傾角;y 為缸體轉(zhuǎn)角。
2 模型仿真與分析
在AMESim 的“Parameter mode”模式下，對模型的主要參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，具體參數(shù)如表1所示。柱塞泵的流量脈動率將會引起壓力脈動率，所以說柱塞泵的脈動特性是系統(tǒng)中流量的不穩(wěn)定引起的。液壓泵的實(shí)際流量q0，最大瞬時流量qmax，最小瞬時流量qmin，流量脈動率：K=(qmax-qmin)/q01)不同節(jié)流口開度下的脈動特性
將液壓系統(tǒng)中節(jié)流口開口直徑分別設(shè)置為0.25 mm、0.5 mm、0.75 mm、1 mm，其他參數(shù)不變，比較柱塞泵出口的流量特性。由仿真結(jié)果分析得出：隨著負(fù)載壓力的增加，流量脈動率會隨之較小，但是液壓系統(tǒng)的流量響應(yīng)速度會隨之降低。對應(yīng)于不同節(jié)流口開度，液壓系統(tǒng)的壓力特性。隨著負(fù)載壓力的增加，壓力曲線的`震蕩幅值會增大，可能會影響液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定性，造成嚴(yán)重后果。
2)不同轉(zhuǎn)速下的脈動特性
分別將轉(zhuǎn)速設(shè)置為1000r·min-1、1500r·min-1、2000 r·min-1，其他參數(shù)不變，比較柱塞泵出口的流量脈動特性。通過計(jì)算得出不同轉(zhuǎn)速下的流量脈動率，分別為9.94%、6.26%和4.74%。隨著轉(zhuǎn)速的增大，流量脈動率隨之降低。由此看出，適當(dāng)提高轉(zhuǎn)速會減小液壓系統(tǒng)的脈動特性。
3)不同柱塞數(shù)目柱塞泵的脈動特性
分別將柱塞數(shù)目設(shè)置為5個、7個和9個，其他參數(shù)不變，比較柱塞泵出口的流量脈動特性，通過計(jì)算得出不同柱塞個數(shù)柱塞泵的流量脈動率，分別為9.1%、6.22%和4.01%。隨著柱塞個數(shù)的增加，流量脈動率隨之降低。由此看出，適當(dāng)提高增加柱塞個數(shù)會減小液壓系統(tǒng)的脈動特性。
3 結(jié)論
基于AMESim軟件，對斜盤式柱塞泵進(jìn)行詳細(xì)地建模，通過模擬分析得出：隨著液壓系統(tǒng)中負(fù)載壓力的增加，流量脈動率會隨之較小，但是液壓系統(tǒng)的流量響應(yīng)速度會隨之降低;隨著轉(zhuǎn)速的增大或者柱塞個數(shù)的增加，流量脈動率隨之降低，并且液壓系統(tǒng)中流量的響應(yīng)速度也會增大，有利于液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定，但轉(zhuǎn)速與柱塞個數(shù)不是越大越好，當(dāng)柱塞在工作時的線速度越大，越不利于充分地吸油。
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