軸向柱塞泵實(shí)際流量的仿真分析

1、軸向柱塞泵實(shí)際流量的仿真分析 1軸向柱塞泵理論流量 圖1中，軸向柱塞泵(以斜盤(pán)式為例)的理論輸出流量為：(1) 式中：柱塞周期角；R柱塞分布圓半徑；d柱塞外徑；斜盤(pán)傾角；缸體角速度。由式(1)作出的流量波形見(jiàn)圖5、圖6。由此知奇數(shù)柱塞泵脈動(dòng)周期角為/2，而偶數(shù)柱塞泵流量脈動(dòng)周期角為，且奇數(shù)柱塞泵的流量均勻性優(yōu)于偶數(shù)柱塞泵。如上結(jié)論是在不計(jì)油液可壓縮性、泄漏和排液區(qū)間為半平面的條件下得出的。分析軸向柱塞泵的實(shí)際工況(見(jiàn)圖1、圖2)知，由于預(yù)壓縮角的存在，排液區(qū)間并不是半平面，這是一；其二是當(dāng)泵工作壓力較高時(shí)，油液可壓縮性及泄漏等因素是不可忽視的。因而在理論上進(jìn)一步研究軸向柱塞泵的流量特性是必要的

2、。圖1軸向柱塞泵(斜盤(pán)式)工作原理簡(jiǎn)圖圖2帶卸荷槽對(duì)非稱配流盤(pán)2實(shí)際流量及仿真分析實(shí)際工況下(見(jiàn)圖2、圖3)，由于預(yù)壓縮角及泄漏等因素的存在，輸出流量并非如式(1)所述。分析知，柱塞缸孔、配流盤(pán)缸體端面、滑靴斜盤(pán)之間存在著泄漏，且在排液柱塞的缸體孔與配流盤(pán)阻尼槽接通期間內(nèi)，高壓油液倒灌入柱塞腔內(nèi)形成倒流現(xiàn)象。因而軸向柱塞泵的實(shí)際流量必須考慮如上諸因素。在0?時(shí)，與A缸有關(guān)的各流量如下：圖3柱塞腔油液的三種主要泄漏圖4減振三角槽結(jié)構(gòu)柱塞排油量Qd(2) 通過(guò)阻尼槽的倒灌流量Qs(3) Ct流量系數(shù)：At缸體孔與減振三角槽形成的節(jié)流孔的過(guò)流面積，減振槽的結(jié)構(gòu)(見(jiàn)圖4)；At=2R2tan1tan(

3、2/2)；p柱塞腔中油液壓力；pd排油壓力；油液密度。柱塞與柱塞孔間泄漏Q1(4)式中：1柱塞與缸體配合間隙；油液動(dòng)力粘度；l1柱塞在缸體內(nèi)含接長(zhǎng)度，l1=l0+(1-cos).Rtan，l0為柱塞處于上死點(diǎn)時(shí)，在缸內(nèi)最小含接長(zhǎng)度；偏心率，由此造成的影響可取平均值1+1.52=1.75；柱塞與缸體相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度；p0泵回油壓力?；サ撞坑褪倚孤㏎2(5)式中：2滑靴斜盤(pán)間油膜厚度；r2、r1滑靴封油帶內(nèi)、外半徑；Cp壓降系數(shù)。缸體油窗孔與配流盤(pán)間泄漏Q3(6)式中：f缸體腰形孔角；3缸體配流盤(pán)間油液厚度；R1，R2配流盤(pán)內(nèi)封油帶的內(nèi)、外半徑；(7)滑靴底部油室泄漏Q5(8) 缸體油窗孔與配流盤(pán)間

4、泄漏Q6(9) 泵實(shí)際瞬時(shí)流量應(yīng)該等于理論流量減去各相關(guān)的泄漏及倒灌流量，其實(shí)際瞬時(shí)流量Qr如下：(10)要對(duì)式(10)求解，需先求出過(guò)渡柱塞腔中的油液壓力，由液壓流體力學(xué)可建立過(guò)渡柱塞腔中的油液壓力特性方程如下：(11) 式中：V=角度時(shí)缸內(nèi)容積，V=V0+d2Rtan(1+cos)/4，V0為缸內(nèi)無(wú)效容積，求解見(jiàn)文獻(xiàn)3。3實(shí)際瞬時(shí)流量的仿真及結(jié)果分析為了更形象直觀地看出軸向柱塞泵實(shí)際瞬時(shí)流量變化特性，以式(10)、式(11)為基礎(chǔ)建立數(shù)學(xué)模型，以某國(guó)產(chǎn)九柱塞泵的主要參數(shù)為仿真參數(shù)，對(duì)瞬時(shí)流量作仿真分析。九缸柱塞泵的主要參數(shù)為：公稱壓力p=32MPa，排量，q=40mL/r，斜盤(pán)傾角=16&

5、#176;，柱塞數(shù)Z=9，轉(zhuǎn)速為1500r/min。其它尺寸如下(其中長(zhǎng)度單位為mm)：1=2=3=0.015；R1=26.2；R2=29；R3=36；R4=39；R=32.5；Rf=30；r1=15；r2=18.5；d=17；l0=30；dpch=6.8；lpch=42；lmin=11；af=34.5°；Tw=8；1=15°；2=60°；=18°；Ct=0.8；Cp=0.8。由于目前尚無(wú)偶數(shù)柱塞泵上市，本文取柱塞直徑為原直徑的9/8，即d=18，缸體腰形孔角取f=35°，而其他參數(shù)不變，作為八柱塞泵的仿真參數(shù)。仿真曲線見(jiàn)圖5、圖6。圖5九柱塞泵的瞬時(shí)流量仿真曲線圖6八柱塞泵的瞬時(shí)流量仿真曲線由仿真計(jì)算得到：當(dāng)柱塞數(shù)Z=9時(shí)，其實(shí)際流量脈動(dòng)系數(shù)為44.46%，當(dāng)柱塞數(shù)Z=8時(shí)，其實(shí)際脈動(dòng)系數(shù)為45.45%，這與其相應(yīng)的理論值1.52%和7.61%差別是很大的。R3、R4配流盤(pán)外封油帶的內(nèi)、外半徑。當(dāng)A缸轉(zhuǎn)過(guò)后，為使方程簡(jiǎn)化，認(rèn)為此時(shí)缸內(nèi)油壓力已能較好地跟隨泵出口壓力，接近正常排油狀態(tài)，故式(3)式(6)中p值取排油壓力pd。其余m-1個(gè)處于排油區(qū)的柱塞總的泄漏如下：柱塞與柱塞孔間泄漏Q4從仿真結(jié)果可以看出：(1)實(shí)際流量比理論流量均值要小，而脈動(dòng)系數(shù)卻大得多，其原因在于理論瞬時(shí)流量計(jì)算時(shí)沒(méi)有考慮預(yù)壓縮區(qū)油液倒灌現(xiàn)象及油液