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新型轴配流式径向柱塞泵动态特性研究

作　者: 杜建西
导　师: 贾跃虎
学　校: 太原科技大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 轴配流流场仿真 fluent 脉动率流量系数
分类号: TH322
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 93次
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内容摘要

我校研制的新型轴配流式径向柱塞泵,以其工作压力高、抗冲击、寿命长和控制精度高等优点,自投入市场以来得到了用户的广泛认可。但是以往的经验表明,即使静态特性十分完善的液压系统,运行后往往还是会出现许多问题,譬如振动、噪声等,这些问题主要是由于系统动态特性造成的,而作为液压系统的核心元件—液压泵,其动态特性对系统的影响最大。本文通过流场仿真的方法对新型轴配流式径向柱塞泵的动态特性进行研究,力求在全面考虑各种因素的前提下,对此泵的动态特性有一个更深入的认识,为泵的优化设计提供理论依据。本课题以40mL/r规格的新型轴配流式径向柱塞泵为研究对象,进行的主要研究内容如下:(1)阐述40mL/r新型轴配流式径向柱塞泵工作原理和分析配流副运动过程,基于以上为基础推导出关于柱塞运动过程的方程式;(2)高速高压下的流体不能再笼统地被看作为不可压缩流体,在论文中提出了弱可压缩性的概念,并且推导出弱可压缩流体的状态方程;(3)考虑油液的粘压效应和粘温效应,推导出粘度随压力、温度变化的表达式;(4)根据雷诺数分别判别出吸油腔、排油腔、柱塞腔和配流副间隙等处流体的流态;(5)在pro/E中建立了新型轴配流式径向柱塞泵物理模型,然后运用流场仿真软件Fluent对其运动过程进行了求解,在求解时由于不再把各处流体的状态笼统地看作为一种流态,所以采用了层流加局部湍流的计算模式;(6)研究了双三角槽的动态特性,并和单三角槽的动态特性进行了比较;(7)鉴于其他泵减振槽的结构,提出了一种减振槽结构—半圆型,并进行了分析。通过上述研究内容,本文得出的结论是:①在预升压区,半圆槽比三角槽能够更好地减振降噪,泵出口的实际脉动率由原先的22.1%降为17%;②双三角槽比单三角槽有更好的动态特性;③在预升压区,减振槽的流量系数为一个固定值0.7;④主轴转速、负载压力和偏心量等参数泵动态特性影响是不同的,其中负载压力对其影响最大,负主轴转速影响次之,偏心量影响最小。

全文目录

中文摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章绪论  9-15
  1.1 径向柱塞泵概述  9-11
    1.1.1 国外发展历程  9
    1.1.2 国内发展历程  9-11
  1.2 课题研究背景及研究意义  11-13
    1.2.1 课题研究背景  11-13
    1.2.2 课题研究意义  13
  1.3 主要研究内容  13-15
第二章新型轴配流式径向柱塞泵运动学分析  15-25
  2.1 新型轴配流式径向柱塞泵结构及其特点  15-19
    2.1.1 新型轴配流式径向柱塞泵结构及其工作原理  15-16
    2.1.2 新型轴配流式径向柱塞泵结构特点  16-19
  2.2 新型轴配流式径向柱塞泵运动学分析  19-23
    2.2.1 相对运动解析  19-21
    2.2.2 牵连运动解析  21-22
    2.2.3 绝对运动解析  22-23
  2.3 柱塞行程  23-25
第三章新型轴配流式径向柱塞泵流场仿真  25-43
  3.1 前言  25
  3.2 物理模型及数学模型的建立  25-37
    3.2.1 基本流体方程  25-31
    3.2.2 新型轴配流式径向柱塞泵流场流态的判定  31-35
    3.2.3 物理模型的创建及模型网格划分  35-37
  3.3 初始条件和边界条件的设定  37-43
    3.3.1 边界条件  37-40
    3.3.2 初始条件  40-43
第四章新型轴配流式径向柱塞泵动态特性分析  43-69
  4.1 柱塞腔内压力瞬间变化过程  43-44
    4.1.1 流量倒流和流量释放  43
    4.1.2 压力冲击  43-44
  4.2 泵出口流量脉动率  44-47
  4.3 三角槽流量系数的确定  47-52
    4.3.1 流体出流的分类和基本特征  48-49
    4.3.2 几种系数的解析  49-50
    4.3.3 三角槽流量系数的解析  50-52
  4.4 实际运行时的工况对泵动态特性影响  52-56
    4.4.1 负载压力对泵动态特性影响  52-54
    4.4.2 主轴转速对泵动态特性影响  54-55
    4.4.3 偏心量对泵动态特性影响  55-56
  4.5 减振槽结构对泵动态特性影响  56-69
    4.5.1 三角型减振槽对泵动态特性影响  56-60
    4.5.2 双三角槽结构对泵动态特性影响  60-65
    4.5.3 新型减振槽对泵动态特性影响  65-69
第五章结论  69-71
  5.1 结论  69
    5.1.1 工作总结  69
    5.1.2 创新点  69
  5.2 不足及展望  69-71
参考文献  71-75
致谢  75-76
攻读学位期间发表的学术论文目录  76-77

新型轴配流式径向柱塞泵动态特性研究

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