變量柱塞泵的特性：
斜盤式軸向變量柱塞泵在工程機械和注塑機上得到了廣泛應用,低噪聲和電液比例控制技術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鍵技術掌握在國外公司手中,國內的研究、生產、制造均還處于初級階段。技術上的落后造成了柱塞泵穩(wěn)定性差、響應慢、噪聲大、壽命低和可靠性低等缺點。為此,開展軸向變量柱塞泵的關鍵技術研究,對于提高我國液壓產品國際競爭能力,具有重要的社會意義、經濟意義和工程應用價值。西南交大與普什驅動技術有限責任公司合作生產的bk系列電液比例開、閉環(huán)控制軸向變量柱塞泵經市場證明,其性能指標達到或超過國外同類產品水平。 論文采用理論分析、仿真分析和試驗相結合的方法研究低噪聲配流盤技術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容： 1.對軸向變量柱塞泵的支撐方式進行了研究。在考慮柱塞對斜盤的動態(tài)作用力的基礎上,建立了斜盤支撐的動態(tài)數(shù)學模型,得出影響斜盤動態(tài)性能的關鍵因素 。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生的噪聲。 2.注塑機對變量柱塞泵的節(jié)能和噪聲方面有較高的要求,對注塑機用電液比例軸向變量柱塞泵應用在變工況(變壓力、變轉速、變排量)條件下的低噪聲配流盤技術進行了研究。在考慮油液可壓縮性的基礎上,利用pumplinx仿真軟件、采用動網格技術和空化模型,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。結果表明,柱塞泵流量脈動系數(shù)達到25％以上,遠大于理論分析中沒有考慮考慮油液可壓縮性和配流盤結構時的計算值。因此,在控制系統(tǒng)中使用時,應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。研究了負遮蓋對稱偏轉型配流盤的負遮蓋角度和配流盤偏轉角對柱塞泵配流噪聲的影響,提出了滿足低噪聲和適應變工況的配流盤技術。 3.建立了電液比例開、閉環(huán)軸向變量柱塞泵的數(shù)學模型,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用存在局限性。因此,采用對過流面積進行多項式擬合,而面積梯度w(x)不能直接對過流面積擬合多項式求導后得出,采用對過流面積公式求導后用多項式擬合的方法可得到更加準確的結果,在matlab中編寫了相應的計算程序。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)流孔直徑進行了匹配研究。同時在分析控制柱塞無阻尼和固定阻尼的優(yōu)缺點基礎上,提出了控制柱塞的變節(jié)流阻尼技術,一方面具有與固定阻尼相同的增大阻尼的優(yōu)點,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。對影響泵卸荷狀態(tài)穩(wěn)定性的重要結構—卸荷孔進行了詳細的研究,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)軸向變量柱塞泵進行了試驗研究,結合仿真模型,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)流阻尼技術和改變控制柱塞卸荷孔增益的方法進行了試驗驗證,分析并解決了實際應用中所出現(xiàn)的柱塞泵控制穩(wěn)定性的問題。
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