电液比例变量泵动态特性仿真与试验

为了提供一个准确的电液比例变量泵动态元件模型,应用在设计系统中以提高系统的精确性,首先对某型号电液比例变量泵进行机械结构参数测绘,确立电液比例变量泵的基本结构参数,然后根据泵、阀性能参数,利用AMESim软件平台建立了比例流量伺服阀和变量泵的仿真模型。通过对压力、流量、比例阀开口量等多种参数的组合控制,对电液比例变量泵动态特性进行仿真测试和试验验证,得到了相吻合的动态响应曲线,验证了模型的准确性,并直观反映出流量、压力双控下,比例流量伺服阀阀芯、斜盘摆角及其系统压力各种变化的动态响应情况。进一步对电液比例变量泵仿真模型中比例流量伺服阀响应速度、阀口开度增益、控制活塞直径等参数对斜盘动态特性影响进行了研究,结果表明比例流量伺服阀响应越高、阀口开度增益越大、控制活塞直径越小,斜盘动态响应越快,但阀口开度增益过大,会导致斜盘响应超调增加,影响斜盘的动态特性。     

轴向柱塞泵功率密度影响因素分析

为进一步提高轴向柱塞泵功率密度,首先结合前人工作针对功率密度给出量化计算公式,并对其中最重要的2个因素进行了研究。分析表明,影响因素1单位体积的每转排量主要由斜盘倾角与柱塞分布圆半径决定,并提出采用柱塞包覆滑靴形式提高该因素值,计算表明其柱塞泵功率密度可提高60%;影响因素2最高转速主要受自吸性能影响,且普通柱塞泵自吸性能受缸体腰型槽粘性阻力与强制漩涡阻力影响,并随着转速提高而下降,对此提出一种双向倾斜式腰型槽缸体,其仿真证明该结构具有离心甩油作用,其最高转速最高可提高45.4%。最后针对大排量双联泵功率密度下降问题提出了一种对称X型高功率密度轴向柱塞泵结构,其功率密度提高了43%。     

变量机构轴向柱塞泵设计中的应用研究

恒流量变量泵用于对液压执行机构要求速度恒定的设备中,轴向柱塞泵通过变量机构改变直轴泵斜盘倾斜角或斜轴泵摆缸摆动角,以改变输出流量的方向和大小。     

双排油轴向柱塞泵配流特性理论分析与试验

通过改变缸体结构、柱塞数、端盖油路、配流盘形状等,设计了双排油内外环并联配流结构的轴向柱塞泵,实现了单柱塞泵两路高压供油。针对单环柱塞数减少,腔内压力冲击增大,脉动变大等问题,对配流结构进行重新设计。在排油腰形槽和吸油腰形槽过渡区取消卸荷槽,利用加大配错角,在排油完毕未接通吸油时,腔内封闭体积增大,未排尽的高压油液压力降低;在吸油腰形槽和排油腰形槽过渡区,排油卸荷槽利用阶梯变化通流面积代替原连续变化的通流面积,削弱了卸荷槽几何形状要求。重新设计后的双排油配流结构,以45 mL轴向柱塞泵结构为参考,对配流结构进行了理论分析,建立了双排油轴向柱塞泵仿真模型。以单柱塞腔内压力冲击、输出流量进行分析研究,得外环压力冲击小,与传统配流结构相比较双排油输出口压力脉动变化率变小,并试制双排油轴向柱塞泵。对试制泵进行压力脉动测试、容积效率测试和噪声测试,结果表明,与45 mL轴向柱塞泵进行对比,压力脉动降低了约30%,噪声也降低,容积效率不低于0.92。该双排油轴向柱塞泵可以代替双联泵,使系统结构简化,能耗降低。     

移动式液压加载型拖拉机动力输出轴试验装置设计

为解决拖拉机现场监督检查或维修后对其性能进行测试的需要,设计一种基于液压加载技术的移动式拖拉机动力输出轴(power take-off,以下简称PTO)试验装置;该装置采用高压变量柱塞泵作为系统的加载装置,通过调节柱塞泵的斜盘摆角来调节加载装置的最大加载功率,通过调节油泵输出油口的压力来实现所调范围内的加载扭矩调节,具有体积小、便于移动、操作简单可靠、无需外部供电等特点。经现场比对试验验证,该装置的加载特性与现有的电力测功机相比,进入稳态时间快1.87倍,加载控制精度优于固定式PTO,转动惯量及整机重量约为同功率电力测功机的1/6。     

基于遗传算法的轴向柱塞泵配流盘密封环结构多目标优化

为改善微小型轴向柱塞泵配流副润滑特性,对缸体进行受力分析,建立了配流副油膜润滑模型,以泄漏量、缸体倾覆角、粘性摩擦力矩为优化目标,采用多目标遗传算法(Non-dominated sorting genetic algorithm,NSGA-Ⅱ)对配流盘密封环结构参数进行了优化,包括配流盘密封环径向尺寸R1、R2、R3、...     

曲轴摆缸式阀配流水液压马达工作特性研究

为解决盘配流和轴配流低速大扭矩水液压马达配流副存在的磨损和泄漏问题,提出一种新型阀配流结构的低速大扭矩水液压马达,柱塞配流通过配流凸轮控制配流阀的通断实现。研究柱塞运动学规律和马达输出扭矩形成,揭示配流阀推杆位移、阀芯通断、柱塞进回液间的对应关系,分析马达角排量波动随转角、结构设计参数K的变化规律,当结构设计参数K为0.13时,马达输出扭矩波动率为6.59%。在AMESim中建立了配流阀及单柱塞配流过程的仿真模型,分析配流阀的工作特性及单柱塞动态配流性能,工作中配流阀产生最大压降为0.08MPa,进/回液配流阀无高低压串液。为验证阀配流结构在水液压马达中的工作性能,建立阀配流单柱塞试验台,并研究不同工况下的配流工作特性。试验结果表明,配流阀在马达转速0~60r/min、压力0~21MPa的工况下稳定配流,进液阀口压力在柱塞腔进回液转换时存在瞬间小幅压力波动,但对配流过程基本无影响,阀配流结构能够满足曲轴摆缸式马达柱塞的配流需求,为低速大扭矩水液压马达的配流提供了思路。     

考虑定常能量损失因子的柱塞泵效率特性建模

针对轴向柱塞泵效率特性模型难以保证全工况下模型预测精度的问题,提出利用定常能量损失因子对现有的轴向柱塞泵总效率计算模型进行优化.首先,利用能量守恒定律对轴向柱塞泵的能量损失构成进行了研究,分析了轴向柱塞泵总效率计算模型误差产生的原因;其次,建立了全工况下轴向柱塞泵效率特性模型,并验证了其有效性;最后,对变排量工况下轴向柱塞泵的效率特性进行仿真分析与试验验证.研究结果表明:在变转速、变压力与变排量工况下,考虑定常能量损失因子的效率特性模型均可准确预测轴向柱塞泵的总效率,且在全工况范围内,模型的效率预测最大相对误差仅为4.8%;考虑定常能量损失因子的柱塞泵总效率模型能够完成全工况范围内轴向柱塞泵总效率的精确预测,这为柱塞泵的节能优化设计与节能控制提供了基础.     

基于多核CPU的复杂液压产品快速并行优化方法

为缩短复杂液压产品的研发周期和提高系列化产品的开发效率,提出一种基于多核CPU的复杂液压产品快速并行优化方法。该方法利用粒子群算法寻求产品设计参数的优化和性能指标的约束,将每个仿真程序视作粒子群个体。采用两级加速策略,即CVODE求解器加速和多核CPU加速。以非对称轴向柱塞泵三角槽优化设计为研究对象,通过物理样机试验对CVODE求解器加速方法的准确性进行验证,结果显示,试验与仿真结果吻合度较高。利用粒子群算法对三角槽主要参数进行优化以降低泵输出流量脉动。对比三角槽结构优化前后的流量脉动率,结果显示,在不增加柱塞腔压力的条件下,非对称轴向柱塞泵三角槽优化后的流量脉动相比优化前降低了36%。该方法可脱离专业仿真软件平台,能够独立运行于Windows操作系统,解决液压动态仿真对专业软件依赖的问题,且多进程比多线程编程更容易实现。在8核CPU工作站仿真条件下,与SimulationX平台仿真方法相比,该多核CPU并行方法的仿真效率提高10倍以上,与双核计算机并行运行效率相比提高近5倍。     

轴向柱塞泵配流副低压区织构化数值分析

针对轴向柱塞泵配流副受力不均匀、配流盘承受偏载力矩、低压区摩擦润滑效果差等问题,提出对配流副低压区进行织构化.建立了配流副低压区织构化的分析模型.研究了微凹坑直径、深度、面积率对低压区的油膜承载力、补偿力矩的影响.结果表明:较大直径的微凹坑提供较大的承载力和补偿力矩;面积率的合适范围为12％ ～18％,微凹坑的深度对承载力和补偿力矩影响较大.     

水泵串联技术应用的探讨

分析了水泵串联时的工作状况及工程设计中的有关参数的选用，结合工程实例探讨了该技术的应用条件及实施方法。     

微型自吸施涡管道泵的研制

针对市场要求，构思了一种新型结构的旋涡管道泵。文章了阐述其工作原理、自吸机理及水力设计方法，通过对样机20GL1.5-10-0.25试验结果进行分析，验证了该泵的设计方面的可取性和独到性。     

发动机水泵通用化设计实例分析

以吉利某两款发动机冷却水泵为例,对比两款水泵叶轮的关键参数,在满足水泵性能要求的前提下,实现对水泵结构最小修改,达到其余零部件最大通用化。     

微型自吸旋涡管道泵的研制

针对市场需求,构思了一种新型结构的旋涡管道泵.文章了阐述其工作原理、自吸机理及水力设计方法.通过对样机20GZ1.5-10-0.25试验结果进行分析,验证了该泵在设计方面的可取性和独到性.     

轴流泵水力模型选择专用软件的开发

为选择到合适的轴流泵水力模型，基于轴流泵段性能与泵装置性能之间的关系，确定水力模型选择的方法与步骤，提高泵段模型与进、出水流道组成的泵装置效率。以南水北调工程水泵模型同台测试成果为主要的数据资料，采用Manab结合Visual C＋＋语言开发了选择轴流泵水力模型的专用软件，通过输入泵站扬程、流量数据，计算出满足基本要求的水力模型、原型泵的转速与叶轮直径以及原型泵的综合特性曲线。计算结果表明，该专用软件为比选水力模型建立了优秀的平台，在轴流泵站设计水泵选型中具有较高的应用价值。     

无堵塞泵水力设计及试验研究

叶片式无堵塞泵主要有离心式与旋流式两种泵型。利用泵能量方程和相似律推导出无堵塞泵叶轮水力设计统一计算公式，在分析、归纳14种离心式渣浆泵和12种旋流泵优秀水力模型的基础上，分别应用最小二乘法数值拟合出经验系数方程式。通过设计实例和样机型式试验与真浆试验，验证了设计方法的准确性和实用性，并揭示了离心式渣浆泵和旋流泵性能上的一些特点。     

浅析立式管道泵安装、试验方法

泵试验是一个泵厂很重要的一道工序,尤其是在新产品试验环节,泵的性能情况、结构改进、可靠性等问题都需要通过试验来验证.这个环节试验方法正确与否,各种测量仪表是否正确选择使用、试验数据的分析计算等等环节都对试验数据有很大影响.因此每台泵在进行试验前都要对它的试验过程进行仔细分析研究,确定正确的试验方法.下面主要以立式管道泵为例从工厂试验的角度进行分析,确定合理的安装和试验方法.     

QZ泵与框架式泵室在排灌工程中的设计与应用

QZ泵是传统泵型的更新换代产品，最大优点是效率较高并可以实现远程控制，对于安装和吊装维修具有传统水泵不可比拟的优越性，是中小型泵站向现代化方向发展的有效途径；框架式泵室具有结构新颖，受力合理，造价低廉，轻巧美观的特点，与传统的泵室比较可以大大节约土建工程量，二者有机结合，应用于排灌工程中，可以实现工程的优化设计，达到节约，高效的目的，普遍适用于平原圩区低扬程排涝与灌溉的水利工程。     

双缸单作用液压隔膜泵动力端设计方案

针对目前电力、冶金、化工等行业中常用的泥浆泵和隔膜泵存在的问题,提出了一种新型的液压驱动隔膜泵动力端的设计方案：把传统动力端的曲柄连杆机构设计为新型的液压缸驱动机构,动力端由大功率的电动机带动定量泵供油,利用液压缸一端的密闭空间实现液压缸的换向,使得活塞在运动过程中,实现匀速往复直线运动（传统设计中,活塞满足正弦曲线运动）.这将从根本上解决传统隔膜泵吸入、排出料浆时流量的不均匀性,振动大以及噪声大等问题,并将在很大程度上减小泵的体积与成本.     

原型及模型泵水力装置参数换算

基于我国低扬程泵和泵站采用模型水工试验作为设计前期工作,阐述了行业规定在泵水力装置模型制作中,要求流道过流表面粗糙度与原型按一定比例相等和不重视容积损失相似,有比尺效应;在模型试验中,流道水流流态可能有部分在光滑紊流区,与原型水流流态不相同,有Re数效应,造成原、模型水力参数换算后误差很大,要用经验公式修正.针对由于水力装置结构的比尺效应和Re数效应的复杂性,造成各国学者所提出经验公式的形成依据与实物不尽相似,且有时误差仍较大,提出了采用在模型试验结果中人工消除换算原型参数中的比尺效应和Re数效应,成为新模型,将新模型由水工相似定律,按等效率换算成原型水力参数的方法,可以提高换算结果精度.