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机械设计与制造 2024年第9期 335-339页

作者：申煜玺王君张晓刚太原理工大学机械与运载工程学院山西太原030024 太原理工大学新型传感器与智能控制教育部重点实验室山西太原030024

三配流窗口轴向柱塞泵有效地解决了在泵控单出杆液压缸两腔流量不同造成的不配对问题。但是三配流窗口轴向柱塞泵中的非死点过渡区存在流量脉动和压力冲击问题,针对此问题提出在非死点过渡区和上死点过渡区开设阻尼孔,两个阻尼孔通过孔... 详细信息

三配流窗口轴向柱塞泵有效地解决了在泵控单出杆液压缸两腔流量不同造成的不配对问题。但是三配流窗口轴向柱塞泵中的非死点过渡区存在流量脉动和压力冲击问题,针对此问题提出在非死点过渡区和上死点过渡区开设阻尼孔,两个阻尼孔通过孔道连接,平衡非死点过渡区与上死点过渡区压力。根据配流面积函数,在AMEsim软件里面搭建柱塞泵模型,仿真有无阻尼孔,开设阻尼孔的大小和位置等参数对柱塞泵的流量和压力的影响,确定出合适的配流盘结构。结果表明,开设阻尼孔油道可以减小过渡区压力变化梯度,降低柱塞泵在过渡区的压力冲击和流量脉动,同时减小泄漏和油液压缩耗能,提高容积效率。

关键词：三配流窗口轴向柱塞泵阻尼槽配流盘非死点过渡区流量脉动压力冲击

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三配流窗口轴向柱塞泵非死点过渡区结构优化

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兵器装备工程学报 2023年第2期44卷 82-88,173页

作者：张峻溢王君郭洪钊太原理工大学太原030024

三配流窗口轴向柱塞泵是实现泵控单出杆液压缸最直接有效的方法,针对三配流窗口轴向柱塞泵在非死点过渡区产生压力冲击和流量脉动的问题,提出在配流盘非死点过渡区开设阻尼孔和三角槽相结合的方案。考虑油液压缩性,建立三配流窗口轴向... 详细信息

三配流窗口轴向柱塞泵是实现泵控单出杆液压缸最直接有效的方法,针对三配流窗口轴向柱塞泵在非死点过渡区产生压力冲击和流量脉动的问题,提出在配流盘非死点过渡区开设阻尼孔和三角槽相结合的方案。考虑油液压缩性,建立三配流窗口轴向柱塞泵的AMEsim仿真模型,通过对比非死点过渡区的不同减振方案,结果表明,阻尼孔和三角槽相结合的结构使轴向柱塞泵出口流量脉动降低了6%,几乎消除了非死点过渡区的压力冲击。并且,阻尼孔尺寸为0.5 mm时,轴向柱塞泵出口流量和柱塞腔压力表现最优。

关键词：三配流窗口轴向柱塞泵阻尼孔三角槽过渡区

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三配流窗口轴向柱塞泵非死点过渡区压力流量研究

三配流窗口轴向柱塞泵非死点过渡区压力流量研究

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作者：张峻溢太原理工大学

学位级别：硕士

按照液压缸进行分类,泵控液压缸系统可以分为泵控单出杆液压缸和泵控双出杆液压缸系统两种。目前泵控双出杆液压缸的发展已经非常成熟,并且已经在飞机作动系统等领域有了应用,而泵控单出杆液压缸系统由于存在液压缸两腔流量的不对称问题... 详细信息

按照液压缸进行分类,泵控液压缸系统可以分为泵控单出杆液压缸和泵控双出杆液压缸系统两种。目前泵控双出杆液压缸的发展已经非常成熟,并且已经在飞机作动系统等领域有了应用,而泵控单出杆液压缸系统由于存在液压缸两腔流量的不对称问题,难以应用到实际系统中。为解决泵控单出杆液压缸流量不对称的问题,太原理工大学权龙教授提出了一种新结构的轴向柱塞泵,即三配流窗口轴向柱塞泵,该泵将原有的配流窗口中的一个修改为两个独立的配流窗口,通过设计配流窗口包角的大小,匹配单出杆液压缸的不对称流量,进而实现泵对单出杆液压缸的直接控制,但是修改后配流盘会增加一段非死点过渡区,此部位柱塞转过较小的角度就会引发大的闭死容积变化,带来大的压力冲击和流量脉动,进而形成较大的噪声,需要在非死点过渡区设置减振结构,本文提出阻尼孔油道这一新减振降噪结构,在上死点和非死点过渡区开设阻尼孔并将二者通过阻尼孔油道连接起来,利用上死点和非死点过渡区的压差消除非死点柱塞腔压力冲击的同时给上死点的柱塞腔升压。为验证阻尼孔油道结构的合理性,本学位论文建立了三配流窗口轴向柱塞泵的理论模型,理论模型中主要包含柱塞的运动模型、配流模型、三大摩擦副的泄漏模型以及柱塞腔的压力模型四部分,配流模型中考虑孔道产生的压力损失,依据理论模型的内容使用AMEsim软件中搭建三配流窗口轴向柱塞泵的仿真模型,利用建立的模型对比了有无阻尼孔道轴向柱塞泵的出口流量以及柱塞腔压力,仿真结果表明带阻尼孔油道的轴向柱塞泵的出口流量脉动均得到了改善,同时带阻尼孔油道的轴向柱塞泵非死点过渡区的压力冲击几乎完全消除,在此基础上,本文还提出了阻尼孔油道的设计方法,分析了阻尼孔油道不同位置、不同半径对轴向柱塞泵出口流量和柱塞腔压力的影响,此外还搭建了三配流窗口轴向柱塞泵实验台进行实验验证,实验测试了泵出口压力、振动和噪声,实验结果表明带孔道的轴向柱塞泵出口压力、振动和噪声表现均得到了改善。论文主要结构如下:第一章:提出了论文研究的目的和背景,对国内外轴向柱塞泵常用的减振降噪方案进行调研,在此基础上介绍了硕士学位论文课题研究的内容。第二章:理论分析锥形缸体轴向柱塞泵柱塞的运动规律,对轴向柱塞泵柱塞腔底孔与配流盘腰型槽、三角槽及阻尼孔的通流面积进行计算,明确阻尼孔油道产生的压力损失;计算轴向柱塞泵三大摩擦副泄漏量,综合考虑柱塞容积的变化和油液质量的变化建立了柱塞腔压力模型。第三章:参照理论分析的内容建立了运动模型、配流模型以及柱塞腔压力模型,依据模型之间信号的流动将三部分模型连接成单柱塞模型,设置好参数后将对应端口进行连接成整泵模型。第四章:利用仿真模型对比增加阻尼孔油道之前和之后的仿真结果,仿真结果表明带阻尼孔油道的轴向柱塞泵两个配流窗口流量脉动分别下降17%和25%,非死点过渡区的压力冲击几乎完全消除。此外还对阻尼孔油道的结构参数进行研究,在对比的不同阻尼孔道结构参数中上死点阻尼孔道位置168°,非死点阻尼孔道位置288°,阻尼孔道半径为0.6mm时,其柱塞腔压力和出口流量表现最优。第五章:介绍了三配流窗口轴向柱塞泵测试实验台以及数据采集和电机控制平台的原理,对无阻尼孔道和有阻尼孔道轴向柱塞泵的出口压力、噪声及振动的实验结果进行分析,实验结果表明,有阻尼孔道的轴向柱塞泵B、T出口的压力脉动低于无阻尼孔道的,同时阻尼孔道结构使轴向柱塞泵噪声平均下降了1.97%,而对于振动测试实验,有阻尼孔油道轴向柱塞泵振动烈度均低于无阻尼孔油道。第六章:对全文进行总结同时提出下一步的工作展望。

关键词：三配流窗口轴向柱塞泵泵控单出杆液压缸流量脉动压力冲击阻尼孔油道

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三配流窗口轴向柱塞泵非死点过渡区特性分析与研究

三配流窗口轴向柱塞泵非死点过渡区特性分析与研究

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作者：申煜玺太原理工大学

学位级别：硕士

与阀控系统相比,泵控系统具有能量效率高、系统紧凑、节流损失小、成本低、绿色环保特点,因此它被广泛地应用于液压系统中。虽然泵控技术的发展已经较为成熟,但对于闭式泵控非对称缸来说,现有的方案需要增设辅助泵或阀来解决非对称流量... 详细信息

与阀控系统相比,泵控系统具有能量效率高、系统紧凑、节流损失小、成本低、绿色环保特点,因此它被广泛地应用于液压系统中。虽然泵控技术的发展已经较为成熟,但对于闭式泵控非对称缸来说,现有的方案需要增设辅助泵或阀来解决非对称流量的问题。这些方法会增加系统的复杂性,造成效率低、成本高的问题。为了解决这个难题,已有学者提出了非对称轴向柱塞泵。它能用于直接闭式泵控非对称缸,通过调节配流窗口面积比实现流量匹配,得到了良好的泵的动静态特性,有利于推动泵控技术的发展。但它在运行的过程中,配流盘非死点过渡区域产生的流量脉动和压力冲击较大,对配流盘造成的压力冲击和腐蚀不能忽略。为了解决这个问题,本课题采取了非死点过渡区上阻尼槽和上死点过渡区连通,预想通过平衡流量的方式来降低非死点过渡区的流量脉动和上死点区域的流量倒灌。本文将普通的轴向柱塞泵改造为三配流窗口轴向柱塞泵,先对柱塞泵进行了运动动力分析,得出柱塞泵的基本运动数学模型,由于此次研究配流盘的各自阻尼槽的变化影响,所以针对配流盘的腰型槽阻尼槽的过流面积进行了详细的分段面积求解,得到了各个形状的阻尼槽形式的分段函数,在AMEsim中直接通过数学公式封装的超原件进行配流面积的求解,设置了需要改变参数自变量,直接可以改变将参数进行仿真分析。并且针对两个油孔的互相影响,设计了柱塞泵模型,把油孔外露出单柱塞超元件,柱塞间油孔在外部相连,仿真实现实际中的油孔连接需求。通过仿真验证了方案的可行性,此方法减小了过渡区的流量压力超调,同时对上死点区域进行预压,防止了流量倒灌并且提高了排油口的流量,提高了泵的容积效率,然后通过仿真进行分析参数,得出了开设的两油口直径都是1.5mm,位置分别是347度和263度时候降低压力冲击效果最好。根据非对称泵驱动不同面积比的非对称缸,设计了匹配不同面积比的组合配流盘,实现转动相对角度来匹配不同面积比液压缸。同时设计了柱塞泵内单柱塞压力测试的方法,采用压力传感器在柱塞腔死腔内放置的方法通过导线连接到传动轴底端,通过信号发射和接受模块把提取的压力信号实时传输出来,进行计算分析,为以后的柱塞泵试验研究提供了基础。

关键词：三配流窗口轴向柱塞泵阻尼槽配流盘压力冲击

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三配流窗口轴向柱塞泵配流过渡区结构优化及特性

三配流窗口轴向柱塞泵配流过渡区结构优化及特性

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作者：李一茹太原理工大学

学位级别：硕士

与阀控系统相比,泵控系统具有能量效率高、系统紧凑、节流损失小、成本低、绿色环保等特点,因此它被广泛地应用于液压系统中。虽然泵控技术的发展已经较为成熟,但对于闭式泵控非对称缸来说,现有的方案需要增设辅助泵或阀来解决非对称流... 详细信息

与阀控系统相比,泵控系统具有能量效率高、系统紧凑、节流损失小、成本低、绿色环保等特点,因此它被广泛地应用于液压系统中。虽然泵控技术的发展已经较为成熟,但对于闭式泵控非对称缸来说,现有的方案需要增设辅助泵或阀来解决非对称流量的问题。这些方法会增加系统的复杂性,造成效率低、成本高的问题。为了解决这个难题,已有学者提出了三配流窗口轴向柱塞泵。它能用于直接闭式泵控非对称缸,通过调节配流窗口面积比实现流量匹配,得到了良好的动静态特性,有利于推动泵控技术的发展。但它在运行的过程中,配流盘非死点过渡区域产生的流量脉动和压力冲击较大,不利于它在实际生产生活中的广泛应用。为了解决这个问题,本课题将对三配流窗口轴向柱塞泵配流过渡区结构进行优化,提出新的配流窗口结构。本文在轴向柱塞泵流体噪声优化的研究基础上,对三配流窗口轴向柱塞泵的配流机理进行分析。基于数学模型分析,借助Amesim搭建了泵的仿真模型。通过研究泵的流量压力特性,提出了新型配流结构,并对其具体的参数进行优化。本文的具体研究内容如下:第一章介绍了本课题研究的背景、意义与主要内容。总结了轴向柱塞泵、闭式泵控技术的发展历程。归纳了轴向柱塞泵降低流量压力脉动和噪声的方法。第二章分析了三配流窗口轴向柱塞泵的配流原理和运动规律。通过建立柱塞的运动数学模型,配流面积数学模型,泄漏数学模型,搭建了泵的仿真模型。其中对阻尼孔、三角槽和U型槽结构进行了具体的计算分析。第三章通过仿真分析说明了非死点过渡区域噪声产生的原因,提出了新配流方案并对其原理进行了分析。通过仿真对比验证,得出了具体参数。第四章通过对比研究阻尼孔-三角槽,U-三角槽结构特点,分析了不同阻尼槽结构和参数对三配流窗口轴向柱塞泵流量压力特性的影响。研究结果表明:新配流方案是一种在配流盘的上死点过渡区域和非死点过渡区域分别开设减振油孔a和b并采用油道L连接的方式。这种方法能有效的降低柱塞腔和排油口的流量压力脉动。当设置油孔a,b的位置分别在8°,88°左右,半径大小为0.65 mm左右时,流量压力脉动特性良好,且流量脉动率减小至10.25%。同时将非死点过渡区域的高压油液引入上死点过渡区域的柱塞腔中,能有效的在上死点区域起到预压的作用。这种方式不仅减小泵的泄漏量,提高了泵的整体效率,也减小了噪声,达到了节能环保的目的。同时在此基础上,分析了三角槽、U型槽、阻尼孔-三角槽和U-三角槽结构对泵压力流量特性的影响,并通过仿真模型进行了对比分析。仿真结果得出了三角槽与U型槽的配流特点,且选用U-三角槽结构时,能够结合两者配流的优点,有效地降低流量冲击,并将流量脉动率减小至8.04%,得到较好的泵流量特性。

关键词：三配流窗口轴向柱塞泵阻尼槽配流结构流量脉动压力冲击

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