径向往复柱塞泵动力学仿真.pdf

径向复椎累泵効カ学伤真
王三武口杨涛
武汉理工大学机电工程学院武汉430070
摘要:采用虚拟样机分析软件 ADAMS对径向往复柱塞泵进行动力学分析,首先采用三维建模软件ProE建立径
向往复柱塞泵的模型,然后导入到 ADMAS中对其进行运动学及动力学仿真,并对其仿真结果进行分析。动力学仿真计算
结果为径向往复柱塞泵的优化和改进设计奠定了基础。
关键词:径向往复柱塞泵建模仿真分析
中图分类号:TH322
文献标识码:A
文章编号:10004998(2011)06-0030-03
随着科学技术不断发展,现代设备的自动化水平越
来越高。而液压传动及控制系统以其传递功率大、控制
精度高、响应速度快、易于实现机电液一体化控制等优
点,被广泛应用于各行各业。作为液压系统动力源
液压泵在液压系统中起着重要作用。而常规柱塞泵有着
诸多不足,因此,研制开发一种新型的立式柱塞泵,并将
它推广应用到生产中,具有广周的南场前景。
径向往复柱塞泵采用单拐偶缸径向对称专利技术
图1泵体模型图
设计,具有结构笛单紧凑、比传统泵体积小、噪声低、节
能、外形美观、运转平稳、性能可靠、拆装维修方便、节
约成本、使用范围广等一系列特点。同时具有曲柄连杆
机构的承载能力和凸轮机构简单的优势,能适应从低
速到高速的动力需求,相对于曲柄连杆机构,是划时代
的革命
图
本文采用虛拟样机分析软件 ADAMS对径向往复
动
桂塞泵进行动力学分析。首先采用二维建模软件Pro/E
力
端
建立径向往复柱塞泵的模型,然后导人 ADMAS中对
核
心
其进行运动学及动力学仿真,并对仿真结果进行分析。
部
件
径向往复柱塞泵的结构及工作原理
模
83型
图
径向往复柱塞泵主要由对称缸体、偏心轴、平动滑
块、往复体(柱塞和导架)、轴承、泵体等构件组成。偏心
轴安装于泵体上,平动滑块套装在偏心轴上,与对称缸1所示)。在对柱塞泵动力端进行仿真分析时,为了计
体相连的往复体分别安装在平动滑块两相对应的滑块算简化,选取核心部件来建立模型,建立的柱塞泵动
平面上。在外部动力的帯动下,泵内部的偏心轴转动
力端的核心部件模型如图2所示。
在偏心轴外部套装有一个随其平面运动的平动滑块,3动力端仿真分析
平动滑块有4个平面,分别推动对称分布的4个柱塞
作往复直线运动,这样,偏心轴的旋转运动转换为柱塞
利用 ADAMS建立机械系统仿真模型时,系统中
的往复直线运动,从而实现泵的吸人与排出。
各构件之间存在运动副的连接。为简化计算,可以把
2径向往复柱塞泵的实体建模
机架认为与地面相固定,即在添加约東的时候,把机
架看作是大地。在仿真计算的时候,可省去机架这个
采用Pro/E为工具,建立柱塞泵泵体的模型(如图部件,大大简化计算量。径向往复柱塞泵各部件间运
收稿日期:2010年12月
动约東关系如表1所示,各部分直接的连接关系分别
30
2011/6
机械制造49卷第2期Nラ
为旋转副、固定副、圆柱副、平面副和移动副。
表1各部件间运动约束关系表
1500? SALII 4_ MEA.9
1000
机架偏心轴体」大轴承「小轴承滑套「滑块
~500
偏心轴体旋转副
大轴承「固定副圆柱副
:Es
小轴承
固定副
柱副
?-5001
滑套
员主副
1000
滑块
平面副
-1500
柱塞移动副
固定副
00.010.020.030.040.050.060.070.080.09
将模型传送到 ADAMS中,利用 ADAMS的求解
▲图5柱塞一周期内的速度图
器进行动力学仿真分析,进行干涉检查、确定运动锁止
的位置、计算约東副的作用力等;并且在定义刚体和施
がA⊥STa正a?
加约東斤,得到仿真数据曲线, ADAMS下的柱塞泵动
力端核心部件结构如图3所示。
4仿真结果分析
e_100
4.1柱塞运动规律分析
仿真过程中,输入的电机转速是740r/min,以
主轴体旋转一周为一个周期,单个柱塞一个周期内的
-200
00.010.020.030.040.050.060.070.080.09
位移、速度、加速度分別如图4、5、6所示
柱的位移-220~-190mm,呈余弦变化规律;速
▲图6柱塞一周期内的加速度图
200
?
205
00.010.020.030.040.050.060.070.080.09
▲图7两柱塞的位移图
度-1162~1162mm/s,星正弦规律变化;加速度-9
0m/s2,呈余弦变化规律。柱塞的这些运动特性为后续
柱塞结构的改进以及耐磨材料的选用给出了指导性的
依据
▲图3 ADAMS下动力端核心部件结构
4个桂塞,呈周向分布,其运动变化情况完全
样。按一个旋转方间来看,后一个柱塞的运动规律比前
--ZHUSAISTL 4 MEA
190
一个柱塞的运动规律滞后14周期。如图7所示,可知
195
柱塞1的位移曲线如实线,而与它相隔90°的柱塞2
位移曲线如虚线。
-205
如图7所示,柱塞1起始位置在平衡位置,紧接
着就开始向下运动到最低点(1/4周期),这个过程是吸
水的过程,然后柱塞开始向上运动一直到最高点(1/2
0001'0.02"0.030.040.05006~0070080
周期),这个过程是排水过程,之后柱塞往回运动到平
衡位置(14周期),这个过程又是吸水过程。而与导架
▲图4柱塞一周期内的位移图
上对称的柱塞,其运动状况完全相反。与它相隔90°
Nラ机被制造49卷第562期
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