變量柱塞泵的特性：
斜盤式軸向變量柱塞泵在工程機(jī)械和注塑機(jī)上得到了廣泛應(yīng)用,低噪聲和電液比例控制技術(shù)是軸向變量柱塞泵的重要發(fā)展趨勢。目前,軸向變量柱塞泵的關(guān)鍵技術(shù)掌握在國外公司手中,國內(nèi)的研究、生產(chǎn)、制造均還處于初級階段。技術(shù)上的落后造成了柱塞泵穩(wěn)定性差、響應(yīng)慢、噪聲大、壽命低和可靠性低等缺點(diǎn)。為此,開展軸向變量柱塞泵的關(guān)鍵技術(shù)研究,對于提高我國液壓產(chǎn)品國際競爭能力,具有重要的社會意義、經(jīng)濟(jì)意義和工程應(yīng)用價(jià)值。西南交大與普什驅(qū)動技術(shù)有限責(zé)任公司合作生產(chǎn)的bk系列電液比例開、閉環(huán)控制軸向變量柱塞泵經(jīng)市場證明,其性能指標(biāo)達(dá)到或超過國外同類產(chǎn)品水平。 論文采用理論分析、仿真分析和試驗(yàn)相結(jié)合的方法研究低噪聲配流盤技術(shù)和軸向變量柱塞泵壓力控制和流量控制中的穩(wěn)定性問題。論文主要完成以下研究內(nèi)容： 1.對軸向變量柱塞泵的支撐方式進(jìn)行了研究。在考慮柱塞對斜盤的動態(tài)作用力的基礎(chǔ)上,建立了斜盤支撐的動態(tài)數(shù)學(xué)模型,得出影響斜盤動態(tài)性能的關(guān)鍵因素 。通過對斜盤支撐剛度的分析得知,與斜盤無柱塞支撐相比,斜盤柱塞支撐具有更大的支撐剛度,有利于系統(tǒng)動態(tài)性能的提高和降低因斜盤振動而產(chǎn)生的噪聲。 2.注塑機(jī)對變量柱塞泵的節(jié)能和噪聲方面有較高的要求,對注塑機(jī)用電液比例軸向變量柱塞泵應(yīng)用在變工況(變壓力、變轉(zhuǎn)速、變排量)條件下的低噪聲配流盤技術(shù)進(jìn)行了研究。在考慮油液可壓縮性的基礎(chǔ)上,利用pumplinx仿真軟件、采用動網(wǎng)格技術(shù)和空化模型,通過cfd仿真分析,得出變工況條件對斜盤力矩、壓力脈動、流量脈動和配流容積效率的影響規(guī)律。結(jié)果表明,柱塞泵流量脈動系數(shù)達(dá)到25％以上,遠(yuǎn)大于理論分析中沒有考慮考慮油液可壓縮性和配流盤結(jié)構(gòu)時(shí)的計(jì)算值。因此,在控制系統(tǒng)中使用時(shí),應(yīng)該考慮流量脈動的影響,并提出影響配流容積效率的主要因素 。同時(shí)研究了斜盤力矩、壓力脈動和流量脈動對柱塞泵噪聲和柱塞泵變量控制特性的影響。研究了負(fù)遮蓋對稱偏轉(zhuǎn)型配流盤的負(fù)遮蓋角度和配流盤偏轉(zhuǎn)角對柱塞泵配流噪聲的影響,提出了滿足低噪聲和適應(yīng)變工況的配流盤技術(shù)。 3.建立了電液比例開、閉環(huán)軸向變量柱塞泵的數(shù)學(xué)模型,從配流窗口的壓力流量特性入手,分析了配流窗口的面積梯度簡化公式應(yīng)用存在局限性。因此,采用對過流面積進(jìn)行多項(xiàng)式擬合,而面積梯度w(x)不能直接對過流面積擬合多項(xiàng)式求導(dǎo)后得出,采用對過流面積公式求導(dǎo)后用多項(xiàng)式擬合的方法可得到更加準(zhǔn)確的結(jié)果,在matlab中編寫了相應(yīng)的計(jì)算程序。通過對矩形窗口、圓形配流窗口、u形槽配流窗口和v形槽配流窗口的壓力流量特性對比研究,確定了補(bǔ)償閥和比例流量閥選擇配流窗口的原則。得到了影響柱塞泵動態(tài)性能的主要參數(shù)及其影響規(guī)律,并對補(bǔ)償閥閥芯正開口量、壓差節(jié)流孔直徑和背壓節(jié)流孔直徑進(jìn)行了匹配研究。同時(shí)在分析控制柱塞無阻尼和固定阻尼的優(yōu)缺點(diǎn)基礎(chǔ)上,提出了控制柱塞的變節(jié)流阻尼技術(shù),一方面具有與固定阻尼相同的增大阻尼的優(yōu)點(diǎn),另一方面擯棄了固定阻尼具有的恒流量損失、節(jié)流噪聲和節(jié)流孔易堵塞的缺點(diǎn)。對影響泵卸荷狀態(tài)穩(wěn)定性的重要結(jié)構(gòu)—卸荷孔進(jìn)行了詳細(xì)的研究,提出了通過改變控制柱塞端部角度來改變卸荷孔處流量增益的方法,并推導(dǎo)出圓孔與斜面閥芯的過流面積和面積梯度公式。 4.對電液比例開、閉環(huán)軸向變量柱塞泵進(jìn)行了試驗(yàn)研究,結(jié)合仿真模型,對比研究后得到了影響柱塞泵動態(tài)性能的幾何參數(shù)及其影響規(guī)律,并對幾何參數(shù)進(jìn)行了匹配研究。對仿真中提出的控制柱塞變節(jié)流阻尼技術(shù)和改變控制柱塞卸荷孔增益的方法進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證,分析并解決了實(shí)際應(yīng)用中所出現(xiàn)的柱塞泵控制穩(wěn)定性的問題。
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