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刘桓龙,等?斜盘式柱塞泵结构参数对脉动特性的影响研究
斜盘式柱塞泵结构参数对脉动特性的影响研究
刘桓龙,张燃,柯坚,王国志,张志鹏
(西南交通大学机械工程学院,四川成都610031)
摘要:通过对斜盘式轴向柱塞泵工作原理进行分析,利用仿真软件 AMIESIM建立了柱塞泵系统模
型,通过仿真计算出不同排油腔大小的柱塞泵输出油液脉动系数并进行对比,同时比較不同工况下
的脉动系数,最终总结出柱塞泵结构参數对脉动特性的影响,为柱泵的应用提供参考。
关键词:柱寒泵;脉动;排油腔;斜盘倾角
中图分类号:TH322文献标志码:A文章编号:1671-5276(2012)04-0021-03
Research on Influence of Swash Plate Pump's Structure on Dynamic Characteristics
LIU Huan-long, ZHANG Ran, KE Jian, WANG Guo-zhi, ZHANG Zhi-peng
(Schoof of Mechanical Engineerin of Southwest o ong University, Chendu 610031, China
Abstract Based on analyzing the working principle of the swash late pump, this paper establishes its model by use of Amesim
sotwae, calculates and compares the outlet dischar of pumps with ifferent outlet chambers, and the distrbution of pump s flow
and pressure under if nt onion, and hen it obtains the influence of its structure parameter on the distribution of pumps flow
and pressure and provides a reterence for its application
Key words: piston pump; dis ribution outlet chamber; angle
标准,并对不同工况下的柱塞泵输出油液脉动特性进行对
0前言
比,分析斜盘倾角对输岀油液脉动特性的影响。
斜盘式轴向柱塞泵结构简单、制造成本低,而且径向1 AMIESIM建模
尺寸小、结构紧凑、转动惯量小、易于实现变量、容积效率
高,因此使用非常广泛。但是由于柱塞泵工作原理和结构
由文献[3]可知,柱塞泵系统中第n个柱塞运动速
特点等原因,柱塞泵输出油液的流量是周期性脉动的,导度为
致柱塞泵系统内部压力周期性脉动,这种压力脉动会严重
u=Rotanbsin[0+(n-1).al
损坏柱塞泵元件。因此,长期以来,如何降低柱塞泵脉动式中,R缸体柱塞孔分度圆半径;
是一个重要研究课题。
一缸体旋转角速度
文献[2]提出在柱塞泵出口端加装空气室或著能器
3一斜盘倾角;
可有效降低柱塞泵输出油液脉动,有一定道理。斜盘式轴
0一主轴转角;
向柱塞泵应设置较大排油腔,但是排油腔尺寸应如何设定
a相邻柱塞角距。
一直没有可以遵循的标准。本文以某公司的BK35型斜
对BK35型柱塞泵结构和配流过程进行分析,建立柱
盘式轴向柱塞泵为基础,利用 AMESIM软件平台进行建模塞模型(图1)。在柱塞模型的吸油油路和排油油路上分
仿真,从而得出斜盘式轴向柱塞泵排油腔大小的设定参考别设置节流阀,分别代表配流盘的吸油腰形槽和排油腰形
O
风xy)
斜盘倾角
出油「口
訌体柱孔
排油配流
分布圆半径
缸体转角
D
主轴
进油口
图1柱塞模型
作者筒介:刘桓龙(1977-),男,副教授,博土,主要研究方向为机电液一体化技术和水压张动技术
Machine Building E Automation, Jun 2012, 41(4): 21 23
21
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刘桓龙,等?斜盘式柱塞泵结构参数对脉动特性的影响研究
槽,其最大开口直径代表配流盘腰形槽的宽度
为了改善输出油液脉动特性,BK35型斜盘式轴向柱
塞泵采用具有一定错配角的配流盘结构,并在吸油腰形槽
0
?0.6
和排油腰形槽前端均设置有三角槽。随着缸体转动,三角
0.4
槽过流面积计算公式为?:
tang.singp' tan
(2
0.0
100200300400
式中,r一三角槽在配流盘表面分度圆半径;
缸体转角(°)
g-一开口位置对应的中心角;
图2配流节流阀翰入信号曲线
角槽沟底棱线与配流盘工作表面的夹角。
为了模拟BK35型斜盘式轴向柱塞泵配流过程,根据
将图1所示柱塞模型制作为超级元件,通过对BK35
三角槽过流面积公式总结出不同缸体转角对应的配流截型柱塞泵的结构和运行原理进行分析研究,建立BK35型
面过流面积变化规律,将其绘制成曲线(图2),并设定为斜盘式轴向柱塞泵模型(图3),进行仿真调试分析,其主
吸油节流阀和排油节流阀的输入信号曲线。两个节流阀要参数见表1。
的输入信号曲线相位相差180
斜盘倾角
柱塞一
三三三
节出
主轴
流口
!腔
柱塞二
山柱寨三
柱寨八
柱塞四
崔寨七
柱塞五
柱塞六
图3柱塞泵模型
表1柱塞泵主要参数
75cm3,100cm3,125em3,150cm3,175cm3,200cm
柱塞数
225cm2,250cm3,275cm3,300cm3,通过对BK35型斜盘式
柱塞直径/mum
轴向柱塞泵模型进行仿真调试,计算出柱塞泵在2MPa
排油腔/cm3
い2S0/75/100125/150/8MPa,16MPa,21MPa额定负载压力下的输出油液流量脉
200/225/250/275/300动系数见表3。
柱塞直径间隙/mm
00
对比分析表3中数据,绘出不同排油腔大小对应的不
柱塞分布半径/mm
同负载流量脉动系数变化曲线(图4),总结出以下结论
斜盘最大倾角/(°
主轴转速/(r/min)
1500
0.07
0.065
柱塞泵系统模型采用46号液压油进行仿真运算,其主
0.055
要物理参数见表2。
0.05
表2油液物理參数
0.045
密度/(kg/m3)
880
0.035
动力粘度/(Pa,s
0.0246
0.03
21 MPA
0.025
16 Mpa
弹性模量/MPa
0.02
255070100125150175200225250275300
仿真分析
排油腔/em
图4不同排油腔额定负载流量脉动系数
依次将柱塞泵排油腔大小设定为25cm3,