斜盘式柱塞泵的脉动特性研究论文
时间：2021-08-31斜盘式柱塞泵的脉动特性研究论文
由于柱塞泵所排出的液压油是柱塞组依次挤出的，这种工作特点就决定了柱塞泵必然会存在流量脉动特性。脉动率过大会引起液压系统较大的震荡，造成一系列的不稳定，严重时会损坏液压元件。为此，更加细致地了解影响柱塞泵脉动特性的各项因素就尤为重要了。
1 斜盘式柱塞泵模型的建立
1)斜盘及其运动模型的建立
将斜盘模型转化为超级元件，此元件可以传递斜盘的倾角、转速与变量机构所需的扭矩，输入相应的转速、扭矩，可以输出此时斜盘的倾角，柱塞的往复运动的速度与位移。若柱塞泵有n个柱塞，应在n 个该元件参数中设置柱塞初始位置：0，360/n，720/n，1080/n，1440/n，……
2)柱塞模型的建立
柱塞模型如图2所示，利用AMESim的HCD库对柱塞进行建模，考虑到柱塞与柱塞腔之间的间隙，采用带泄露的阀块进行搭建，通过对柱塞杆施加力、速度、位移参数来完成柱塞吸油排油动作。
3)配流模型的建立
考虑到柱塞泵在配流过程中，排油口与吸油口的开口面积有个渐变的过程，加上三角槽的过渡作用，直接模拟该配流过程比较困难。采用2个可变节流口来模拟配流，对节流口开口大小的控制信号。为了模拟缸体柱塞腔进出排油口与吸油口时的过渡作用，将信号曲线设计成一定倾斜度的线段。当输入信号为0时，表明节流口全关，当输入信号为1时，表明节流口全开。配流盘的配流模型，当柱塞需要吸油时，节流口3打开，节流口4关闭;当柱塞需要排油时，节流口3关闭，节流口4关闭。
4)液压系统中负载模型的建立
为了更简洁地表示出液压系统中的负载模型，选用了可变节流口代替液压系统的负载。
5)整体仿真模型的建立
仿真模型由7个柱塞，配流模型与斜盘及其运动模型组成，柱塞的运动速度函数为f (x,y) =sin[(π 180)x]sin[(π 180)y]式中：x 为斜盘倾角;y 为缸体转角。
2 模型仿真与分析
在AMESim 的“Parameter mode”模式下，对模型的主要参数进行设置，具体参数如表1所示。柱塞泵的流量脉动率将会引起压力脉动率，所以说柱塞泵的脉动特性是系统中流量的不稳定引起的。液压泵的实际流量q0，最大瞬时流量qmax，最小瞬时流量qmin，流量脉动率：K=(qmax-qmin)/q01)不同节流口开度下的脉动特性
将液压系统中节流口开口直径分别设置为0.25 mm、0.5 mm、0.75 mm、1 mm，其他参数不变，比较柱塞泵出口的流量特性。由仿真结果分析得出：随着负载压力的增加，流量脉动率会随之较小，但是液压系统的流量响应速度会随之降低。对应于不同节流口开度，液压系统的压力特性。随着负载压力的增加，压力曲线的`震荡幅值会增大，可能会影响液压系统的稳定性，造成严重后果。
2)不同转速下的脉动特性
分别将转速设置为1000r·min-1、1500r·min-1、2000 r·min-1，其他参数不变，比较柱塞泵出口的流量脉动特性。通过计算得出不同转速下的流量脉动率，分别为9.94%、6.26%和4.74%。随着转速的增大，流量脉动率随之降低。由此看出，适当提高转速会减小液压系统的脉动特性。
3)不同柱塞数目柱塞泵的脉动特性
分别将柱塞数目设置为5个、7个和9个，其他参数不变，比较柱塞泵出口的流量脉动特性，通过计算得出不同柱塞个数柱塞泵的流量脉动率，分别为9.1%、6.22%和4.01%。随着柱塞个数的增加，流量脉动率随之降低。由此看出，适当提高增加柱塞个数会减小液压系统的脉动特性。
3 结论
基于AMESim软件，对斜盘式柱塞泵进行详细地建模，通过模拟分析得出：随着液压系统中负载压力的增加，流量脉动率会随之较小，但是液压系统的流量响应速度会随之降低;随着转速的增大或者柱塞个数的增加，流量脉动率随之降低，并且液压系统中流量的响应速度也会增大，有利于液压系统的稳定，但转速与柱塞个数不是越大越好，当柱塞在工作时的线速度越大，越不利于充分地吸油。
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