为了精确分析非对称轴向柱塞泵各组件温度分布规律,考虑滑靴的自旋,建立非对称轴向柱塞泵摩擦副黏性摩擦功率损失和容积功率损失数学模型,利用Fluent软件对柱塞泵发热情况进行仿真计算,并讨论了柱塞泵转速、工作压力对柱塞泵组件发热情况的影响。结果表明非对称柱塞泵最高温度出现在滑靴位置,转速和工作压力均会影响柱塞泵发热情况,其中转速的影响更为显著,当主轴转速由1000 r/min增大到2000 r/min时,最大功率损失增加幅值为269%,最高温升为12℃。

为了节省功率电传系统的安装空间和重量,需要用泵直接闭环控制差动缸运动,将泵的吸油配流窗口改为2个窗口,以匹配差动缸的面积比。该结构变化导致其压力脉动增大,产生大的振动噪声,为了减小其影响,提出了一种阻尼槽-缓冲容腔-导油槽非对称配流盘结构,针对该结构开展了非对称配流流量特性的内部流场仿真分析,并通过了压力脉动特性试验验证。结果表明了非对称轴向柱塞泵的配流结构设计与仿真的合理性,实现了液压泵的新功能。

为研究航空专用高速非对称轴向柱塞泵的流量特性,根据其工作原理,对该柱塞泵进行建模与仿真。主要研究分析主轴转速与负载压力对柱塞泵流量特性的影响,结果表明:柱塞将相邻两配流窗口连通时,二者之间存在内泄,且压差较大的两配流窗口之间的内泄量大于压差较小的两配流窗口之间的内泄量;随着负载压力的增大,负载排油口(正转时为排油口B,反转时为排油口A)的流量均逐渐减小,流量脉动均逐渐增大,减小负载排油口与吸油口的压力差,可增大负载排油口的流量,也有助于降低流量脉动;随着主轴转速的增大,吸排油口的流量均逐渐增大,且流量脉动幅值均呈现逐渐减小的趋势,但减小幅度较小。

变排量非对称轴向柱塞泵直接控制非对称液压缸闭式系统具有能效高、结构紧凑等优势。针对变排量三配流窗口轴向柱塞泵存在变量阻力矩脉动大、斜盘倾角振荡频率高等问题,提出在变排量机构中增加阻尼孔以提高变排量控制性能的方案,推导了变排量控制系统的传递函数;通过AMESim仿真模型分别研究了有无阻尼孔情况下的斜盘倾角振荡、变量缸活塞受力、斜盘变量阻力矩等。结果表明,在控制系统阀控缸中加入直径2 mm的阻尼孔,能有效降低斜盘倾角的振荡频率,减小系统脉动冲击。

针对三配流窗口非对称轴向柱塞泵在非死点过渡区配流转换产生较大的流量和压力冲击问题,提出一种采用额外油道将非死点过渡区高压油预泄至上死点过渡区的新型配流盘结构,不仅可降低流量脉动和压力冲击,而且过渡区高压油液得到再利用,提高液压泵能效。首先设计新型配流盘结构,理论分析了新型配流盘工作原理,并建立基于新型配流盘的非对称轴向柱塞泵仿真模型,分析油道半径和分布位置对轴向柱塞泵流量脉动的影响,研究不同负载情况下新型配流

针对非对称泵样机变排量试验中柱塞对斜盘冲击引起明显的斜盘角度波动现象,以及理论推导的控制系统模型存在误差问题,提出采用鲁棒性较强的RBF网络自适应滑模算法进行变排量抗干扰控制。非对称泵配流盘具有3个不同的串联配流窗口,柱塞经过配流窗口产生不对称的冲击力作用于斜盘,其可视作干扰信号。通过Simulation X和Simulink联合仿真,对比在40 Hz下的变量阻力矩作用下常规PID控制、普通滑模控制和RBF网络自适应鲁棒滑模控制的斜盘摆角响应特性。仿

为研制变排量非对称轴向柱塞泵,依据三配流窗口轴向柱塞泵的配流思想,提出基于斜盘摆角位置反馈的排量控制方案,建立变排量非对称轴向柱塞泵的数学模型,对其频率响应影响因素进行分析。通过AMESim对该泵的变排量特性进行研究,仿真结果表明:当配流窗口A吸油、配流窗口B和T排油时,柱塞对斜盘的合力作用点轨迹具有较长的作用力臂,若配流窗口B和T压差过大,则斜盘摆角减小时响应将显著降低;当配流窗口B和T吸油、配流窗口A排油时,柱塞对斜盘的合力作用点轨迹与对称式轴向柱塞泵相似,配流窗口A压力对斜盘响应影响较小。通过试验验证了仿真模型的正确性,同时试验表明该泵具有较好的动态特性。

非对称轴向柱塞泵直接闭式控制单出杆液压缸系统具有结构紧凑、能效高和噪声低的优势，其排量控制特性直接影响泵控系统运行特性。基于此，提出基于斜盘摆角位移反馈的排量控制方案．根据电液比例排量调节工作原理，考虑弹性负载刚度及外负载力干扰的影响，建立了非对称轴向柱塞泵的变排量控制系统模型。通过MATLAB／Simulink仿真分析了不同活塞直径、负载刚度、斜盘摆角、负载压力对泵的出口流量动态特性的影响。仿真结果表明，减小液压缸活塞直径、增大负载刚度可以加快响应速度；增大负载压力可以提高响应稳定性。通过实验验证了仿真结果正确性，实验表明非对称泵的变排量工作性能稳定可靠。