为研究闸变量式轴向柱塞泵的流量特性,建立闸变量式轴向柱塞泵机构模型,对其变量原理进行论述,并推导相关公式,在考虑泵柱塞数为奇数和偶数情况下,将闸变量式轴向柱塞泵的流量特性与斜盘式轴向柱塞泵的流量特性进行对比仿真分析。结果表明:采用闸变量式轴向柱塞泵,无论泵柱塞数为奇数还是偶数,泵的周期瞬态流量曲线形状发生变化,但瞬态流量周期没有发生改变;斜盘式轴向柱塞泵的流量脉动不随斜盘斜角的变化而变化,闸变量式轴向柱塞泵的流量脉动随配流盘转角增大而增大,且增大趋势逐渐增加。因此,采用闸变量式轴向柱塞泵时要考虑在满足泵实际排量变化范围要求下尽量控制配流盘最大转角范围,并且对闸变量式轴向柱塞泵采取必要的稳流措施非常重要。

针对机电液耦合器流固耦合分析对结构设计和后续材料选取的重要性,本文分析了机电液耦合器的结构和工作原理,建立了流固耦合数学模型,形成机电液耦合器的单向流固耦合分析方法。在Workbench中的Design Modeler提取斜盘式柱塞泵的流体域,通过Fluent软件进行瞬态和稳态流场仿真分析,并利用Static Structural对结构进行单向流固耦合仿真分析。仿真结果表明,在额定工况下,求解得到斜盘式柱塞泵最大变形为0.04309 mm,最大等效应力为247.75 MPa,说明流体动力各部件的总变形和等效应力满足要求,配流盘处的应力较大,安全系数有待提高。该研究为结构设计提供了参考,具有一定的研究价值。

通过公式推导得到柱塞副最佳间隙值的理论计算公式,并应用Simulink仿真软件搭建了柱塞副最佳间隙值的仿真模型。在此基础上,分析影响柱塞副最佳间隙值取值的因素,并将分析结果应用到产品中进行试验考核,验证了分析结果的正确性。应用以上设计方法对8种型号产品进行计算复核,从而为柱塞副最佳间隙值的设计提供一定参考。

针对某型号轴向柱塞泵在磨试过程中出现的固定支座与轴瓦抱死问题,运用动力学软件进行仿真分析,得出了滑履与卡盘组件碰撞接触力过大是引起轴瓦抱死的主要原因,并提出相应改进措施,最后,通过试验验证了相关改进措施的有效性。

为提高1 mL/r微型斜盘式柱塞泵额定转速,提升微型液压泵功率密度,运用专业软件ADAMS和AMESim分别建立该型液压泵的动力学模型和液压模型,并联合得到其虚拟样机液固耦合仿真模型。基于建立的虚拟样机仿真模型,分析工作转速、微型液压泵中心弹簧预紧力及配流盘遮盖角等不同参数匹配下对液压泵输出性能的影响。结果表明:针对排量1 mL/r微型斜盘式柱塞泵,预紧力与转速具有正相关性;适当的负遮盖角在减小稳态脉动的同时降低了泵的低速性能;在额定转速3 000 r/min下,预紧力为理论计算值1.1倍时性能最优,负遮盖角为0.5°时流量脉动最小。

为改善斜盘式柱塞泵的脉动性能,基于啮合理论和几何学的相关知识,提出了由双端曲面齿轮作为转子、双作用柱塞不间断排油的新型双作用柱塞泵.利用端曲面齿轮副传动原理,建立了双端曲面齿轮啮合坐标系和柱塞运动坐标系,结合柱塞泵的工作特性,进行了柱塞结构的设计,探讨了新型柱塞泵的柱塞分布情况;运用新型双作用柱塞泵的工作原理,推导出了柱塞位移、速度及相应的瞬时流量方程,并分析了柱塞数、偏心率和端曲面齿轮阶数对流量脉动率的影响因素.分析结果表明：相较于现有的斜盘式柱塞泵,新型双作用柱塞泵流量脉动率的变化趋势更为平稳,且流量脉动率随着柱塞数量的增多,偏心率的减小,端曲面齿轮阶数的增大而降低;通过试验,得出柱塞运动速度的最大误差为4.79 mm/s.

基于AMESim软件,对斜盘式柱塞泵进行详细地建模,通过模拟柱塞泵在不同负载压力、不同柱塞数目、不同转速等情况下,柱塞泵的流量脉动率与压力脉动率的变化,通过研究分析,得出一系列影响柱塞泵脉动特性的影响因素,目的就是通过合理的模拟分析,为控制柱塞泵的流量脉动提供参考.

以斜盘式柱塞泵为例,利用计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)仿真分析计算了其在同一转速下不同直径比的情况下气穴发生情况,给出在保证泵流量情况下柱塞及吸油孔极限直径比的计算公式。并比较了在同一工况同一直径比不同进油口结构的气穴情况。通过计算结果的分析知道柱塞直径与吸油孔直径的直径比对缸体的气穴影响较大,不同的吸油孔结构对气穴的影响较大。从气穴产生的原因分析柱塞泵的气穴,对于柱塞泵缸体及柱塞的设计提供了理论依据及设计指导。