軸向柱塞泵流量脈動(dòng)及配流盤(pán)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究.pdf

1、軸向柱塞泵是液壓系統(tǒng)中最重要的元件，它被廣泛應(yīng)用于各類機(jī)械裝備特別是工程機(jī)械領(lǐng)域。噪聲是柱塞泵的三大性能指標(biāo)之一，隨著柱塞泵工作性能指標(biāo)和環(huán)保要求的提高，噪聲問(wèn)題日益突顯。流體噪聲作為柱塞泵噪聲主要組成部分，其影響因素眾多，形成機(jī)理復(fù)雜，成為噪聲控制的研究難點(diǎn)，也是學(xué)科前沿研究的熱點(diǎn)。本學(xué)位論文選擇柱塞泵流體噪聲主要形成因素流量脈動(dòng)及其控制方法開(kāi)展研究，目的在于提高柱塞泵的綜合性能，改善其對(duì)應(yīng)用環(huán)境的影響，既有工程應(yīng)用背景，又有學(xué)術(shù)研究

2、價(jià)值。 本學(xué)位論文在分析軸向柱塞泵流體噪聲形成機(jī)理的基礎(chǔ)上，建立了柱塞泵流動(dòng)特性的分布參數(shù)式數(shù)學(xué)模型，該模型考慮了壓力波動(dòng)態(tài)傳播特性的影響，可以將動(dòng)態(tài)振蕩形成的附加流量脈動(dòng)波轉(zhuǎn)化為壓力波，因此對(duì)泵出口附近壓力脈動(dòng)的預(yù)測(cè)效果比經(jīng)典的集中參數(shù)法更加準(zhǔn)確，試驗(yàn)證明該模型能夠準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)柱塞泵的流量和壓力脈動(dòng)特性，可使分析誤差控制在5％以內(nèi)，以滿足柱塞泵流動(dòng)特性分析需要，為流體噪聲的機(jī)理分析提供了理論支持。針對(duì)柱塞泵復(fù)雜內(nèi)部流動(dòng)特性三維動(dòng)

3、態(tài)流場(chǎng)仿真的精度問(wèn)題，考慮了油液彈性模量的影響，在大量試驗(yàn)測(cè)試的基礎(chǔ)上，揭示了油液彈性系數(shù)隨壓力和溫度的變化規(guī)律，該結(jié)果為數(shù)學(xué)模型和流場(chǎng)仿真提供了量化數(shù)據(jù)支持。根據(jù)油液彈性系數(shù)測(cè)試結(jié)果對(duì)流場(chǎng)仿真進(jìn)行了優(yōu)化，結(jié)果顯示相同工況下柱塞泵流量脈動(dòng)率的計(jì)算結(jié)果由5.8％提高到了17.8％，與18.6％的試驗(yàn)結(jié)果更為接近，優(yōu)化結(jié)果大幅提高了流場(chǎng)仿真的計(jì)算精度，為柱塞泵流動(dòng)特性分析提供了方法支持。在此基礎(chǔ)上，首次對(duì)流量脈動(dòng)的主要影響因素進(jìn)行了量化分析

4、，研究結(jié)果表明彈性脈動(dòng)是流量脈動(dòng)的主要形式，占脈動(dòng)總量的88％左右，幾何脈動(dòng)影響次之(8％左右)，泄漏脈動(dòng)影響最小(4％左右)，該分析結(jié)果為流體噪聲控制的后續(xù)研究明確了方向。針對(duì)柱塞泵流體噪聲的控制，對(duì)其關(guān)鍵元件配流盤(pán)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)研究，在大量的試驗(yàn)和理論分析基礎(chǔ)上，提出了配流盤(pán)低噪聲結(jié)構(gòu)優(yōu)化參數(shù)的選擇參考范圍，為配流盤(pán)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了參考。 論文主要結(jié)構(gòu)如下： 第一章，指出了論文研究的目的和意義，對(duì)國(guó)內(nèi)外主要的柱塞泵

5、科研機(jī)構(gòu)相關(guān)研究情況進(jìn)行了調(diào)研，綜述了該領(lǐng)域研究現(xiàn)狀，在此基礎(chǔ)上確定了博士學(xué)位論文研究課題研究的內(nèi)容。 第二章，分析了柱塞泵流體噪聲的相關(guān)理論。建立了柱塞泵流動(dòng)特性數(shù)學(xué)模型，優(yōu)化了模型中的主要影響參數(shù)，為流體噪聲產(chǎn)生機(jī)理分析提供了理論基礎(chǔ)。針對(duì)流量脈動(dòng)測(cè)試的基本原理，對(duì)比了串、并聯(lián)兩種泵源阻抗模型的性能特點(diǎn)，利用一階平方根近似模型優(yōu)化了泵源阻抗模型。 第三章，針對(duì)柱塞泵復(fù)雜的內(nèi)部流動(dòng)特性進(jìn)行了三維動(dòng)態(tài)流場(chǎng)仿真，分析了油液

6、彈性模型和粘性模型的影響，結(jié)果顯示引入彈性模型后流量脈動(dòng)特性的分析精度大幅度提高，彈性脈動(dòng)是流量脈動(dòng)的主要形式，占脈動(dòng)總量的88％左右。對(duì)氣穴現(xiàn)象研究發(fā)現(xiàn)，柱塞泵氣穴發(fā)生位置通常在配流盤(pán)從低壓向高壓過(guò)渡阻尼槽的頂端周?chē)?第四章，搭建了流量脈動(dòng)測(cè)試平臺(tái)，為數(shù)學(xué)模型和流場(chǎng)仿真結(jié)果提供了驗(yàn)證依據(jù)。 第五章，試驗(yàn)研究了油液彈性模量，柱塞泵壓力、流量脈動(dòng)規(guī)律等流體噪聲相關(guān)參數(shù)，試驗(yàn)證明了數(shù)學(xué)模型和流場(chǎng)仿真都具有很高的精度。分析了