转套作为往复柱塞泵转套式配流系统的重要部件对系统的配流起着至关重要的作用,而转套内凸轮槽型线直接影响系统的流场特性。提出了4种不同的凸轮槽型线,建立相应的型线方程,并通过对系统流场的数值模拟,对比不同型线对入口流量、出口流量和泵腔压力的影响。研究结果表明,线性凸轮槽型线下系统的吸油、排油时间长,流量大,倒灌量小,压力脉动小,综合性能最优。

针对轴向柱塞泵结构复杂、制造工艺和使用维护水平要求高、对油液污染敏感等问题,在介绍轴向柱塞泵工作原理与结构特点的基础上,详细分析柱塞的位移、速度、加速度,柱塞和缸体孔之间的受力。基于AMESim平台,建立柱塞运动单元模型,通过参数设置,进行仿真得到柱塞的位移和在缸体孔内的行程变化图线。发现柱塞的位移、速度、加速度正比于斜盘倾角的正切值、正弦值、余弦值,为轴向柱塞泵的进一步设计研究提供了依据。

电磁力互动柱塞泵是一种新型的液压泵,柱塞运动控制不当将和泵体产生冲击振动和噪声。考虑电磁力、液压动力、摩擦力等因素,建立电磁力互动柱塞泵动力过程仿真的数学模型,对电磁力进行仿真与试验研究,发现两者具有较好的一致性。电磁力随着柱塞行程增大单调递增且变化越来越快,最大值接近1000 N;柱塞从下止点运动到上止点且保持通电状态,速度随电磁力变化趋势越来越大,到上止点时产生剧烈冲击和噪声;缩短通电时间,可使柱塞运动到上止点时速度近似为0,避免了冲击且电消耗大幅度降低。

在电磁力互动柱塞泵的电磁力输出特性曲线中,有效输出的电磁力只占电磁力曲线中最小的一段,电磁力利用率低。针对这一问题,进行电磁铁线圈在轴向配置空间内的电磁特性仿真,得到仿真结果。建立优化模型,优化后的结果,将电磁铁线圈的轴向位置重新配置,使得电磁力有效输出提高。在电磁泵输出功率不变的前提下,提高了电磁铁的有效输出,使通电时间大幅度下降,提高能量转换效率。

由电磁力互动柱塞泵衔铁的仿真云图可知,互动柱塞泵工作时磁通大部分汇集在衔铁底部,中部的磁通对产生电磁力几乎没有贡献。在Isight中搭建优化算法,优化衔铁的结构,保持电磁力不变的情况下,大幅度缩小衔铁体积,优化后的衔铁体积可减少48.27%。

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。

针对轴向柱塞泵存在的结构复杂、自吸能力差、对油液污染敏感、精密偶件的加工成本高、轴向柱塞摩擦损失大等问题,本文阐述了轴向柱塞泵的工作原理与结构特点,对轴向柱塞泵的工作原理和工作受力情况的特征和运动进行分析。同时,基于AMESim平台,建立关键部件仿真模型,通过改变柱塞泵模型参数,对不同柱塞直径以及不同斜盘倾角下,柱塞泵流量和运动速度的变化进行仿真,得出流量脉动和柱塞运动速度波动特性曲线,最后对轴向柱塞泵进行实验验证。该研究为轴向柱塞泵的进一步实验设计提供了理论依据。

针对阀式配流系统存在噪音大、成本高、结构松散等缺点,本文耦合了Fluent软件和Fortran编程的方法,对往复柱塞泵中转套式配流系统润滑性能进行研究。将该配流副视为特殊的滑动轴承,讨论在不同时刻下,半径间隙对润滑膜最小膜厚的影响和宽径比对润滑膜承载能力的影响。研究结果表明,在3个时刻下,最小膜厚随半径间隙的增大而减小;承载能力随宽径比的增大而增大,当宽径比从0.75增加到1.4时,润滑膜的承载能力显著增加,但当从1.4增加到1.5时,承载能力增加不显著,因此,求得给定工况下半径间隙和宽径比的最佳取值区间为1.25~1.4。该研究为往复柱塞泵转套式配流系统的配流副润滑设计提供了方法。

介绍了液压自由活塞发动机（HFPE）与液压约束活塞发动机（HCPE）的发展现状，就两者的结构原理、功能特性等方面进行了对比分析。HFPE和HCPE都能直接将燃料燃烧产生的热能转化为液压能，都可作为伞液压午辆动力源使用。采用传统的燃烧技术，HFPE总效率可达40％，HCPE可达35％。两者任何工况下都能方便地工作在最佳经济工况，方便地回收车辆制动能量，提高整车效率。

论述了单缸机械-液压约束活塞发动机(MHCPE)的结构原理定义了评价系统经济性的"燃油消耗率"的概念。通过试验MHCPE转速为1000r/min～2500r/min、油门开度为30%～100%纯机械动力输出时燃油消耗率比传统发动机改善3.99%～18.91%;纯液压动力输出时燃油消耗率比传统发动机驱动柱塞泵系统改善12%～42.78%。MHCPE随着有效液压能在总能量输出中比例的增加相比传统的发动机或发动机驱动柱塞泵系统经济性改善更加明显。