轴向柱塞泵新型先导变量机构研究

摘要

本文以210cc/rev恒压、电比例排量复合控制轴向柱塞泵为研究对象，建立了系统的数学模型，并对系统传递函数进行频域分析，揭示了恒压泵控系统因小排量工况相位裕度不足而引起稳定性差的原因，针对性地提出了采用增大旁路泄漏提高系统阻尼进而提高小排量工况压力稳定性的解决方案;此外，文章通过对液动力理论研究，结合FLUENT仿真分析，量化评估了斜孔节流方式减小液动力的效果;最后通过AMESIM仿真模型和实验测试进行了仿真和实验验证。
　　本文的主要研究内容如下:
　　第一章，介绍轴向柱塞泵变量控制方式分类及主要变量机构形式，通过对比国内外轴向柱塞泵变量机构及控制特性研究现状，论述了本课题研究的必要性。
　　第二章，建立系统的数学模型，重点针对柱塞泵斜盘受力情况进行研究，推导出斜盘不平衡负载力矩公式，并提出不平衡力矩补偿方法，为后续高速、高压轴向柱塞泵的设计开发及性能优化提供理论依据。
　　第三章，通过对恒压泵控系统传递函数推导及其频域分析，获得了轴向柱塞泵恒压控制小排量工况相位裕度不足的事实，并针对性地提出通过增大旁路泄漏方式，提高小排量工况压力稳定性的方法，为轴向柱塞泵恒压控制方式更好地适应周期性快速启停并需要小排量保压的工况，提供了有效的解决方案。此外，对电比例排量控制方式性能影响较大的稳态液动力干扰，进行液动力理论研究及FLUENT液动力仿真分析，量化评估了斜孔节流进油方式降低液动力的效果，对提高系统动态特性及先导级结构紧凑性具有积极意义。
　　第四章，基于AMESIM平台从底层模块层面搭建虚拟样机，对柱塞泵小排量工况压力稳定性及预研方案进行仿真验证及参数优化。
　　第五章，搭建试验测试平台，为液压泵性能测试、结构改进、性能优化提供了实验基础，并通过流量阶跃动态特性实验，验证了稳压阀对提高小排量工况压力稳定性效果。
　　第六章，总结论文主要研究内容并指出了下一步研究方向。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 轴向柱塞液压泵概况

1．2 柱塞泵变量控制分类及主要变量控制方式介绍

1．2．1 排量控制概况

1．2．2 功率控制概况

1．2．3 压力控制概况

1．3 国内外轴向柱塞泵变量机构及控制特性研究现状

1．3．1 国外轴向柱塞泵变量机构及控制特性研究现状

1．3．2 国内轴向柱塞泵变量控制研究现状

1．4 研究内容及意义

1．4．1 研究内容

1．4．2 研究意义

2 数学模型建立

2．1 研究对象余绍

2．2 斜盘数学建模

2．2．1 斜盘稳态力矩分析

2．2．2 轴向柱塞泵负载力矩补偿方法

2．2．3 斜盘动态方程建立

2．3 控制变量活塞数学模型

2．4 恒压控制阀数学模型

2．5 电比例控制排量控制数学模型

2．6 小结

3 复合控制特性研究

3．1 恒压控制研究

3．1．1 恒压泵控系统数学模型

3．1．2 恒压泵控系统定性分析

3．1．3 系统传递函数简化及频响分析

3．1．4 提高先导控制系统压力稳定性方法研究

3．1．5 提高小排量工况压力稳定性方案

3．1．6 稳压阀结构设计

3．2 电比例排量控制研究

3．2．1 直流比例电磁铁调研

3．2．2 液动力理论基础

3．2．3 理想情况液动力分析

3．2．4 实际情况液动力理论分析

3．2．5 液动力量化仿真分析

3．3 小结

4 虚拟样机建模及仿真分析

4．1 建模分析方法及对比

4．1．1 数学建模方法

4．1．2 基于计算机图形化仿真方法

4．2 AMESim仿真建模

4．2．1 斜盘及变量活塞模型

4．2．2 柱塞与配流盘模型

4．2．3 恒压控制阀模型

4．2．4 稳压阀模型

4．2．5 整泵仿真模型

4．3 仿真分析

4．3．1 阻尼孔c1和c2对压力控制性能的影响

4．3．2 小排量工况压力稳定性仿真验证

4．3．3 有无稳压阀对比仿真分析

4．3．4 稳压阀结构参数优化

4．3．5 机械限位与液压限位对比仿真研究

4．4 小结

5 实验研究

5．1 测试实验平台液压系统设计

5．2 测控系统设计

5．2．1 上位机程序设计

5．2．2 下位机程序设计

5．3 实验测试及数据分析

5．3．1 静态特性测试

5．3．2 稳压阀压力动态特性实验

5．4 小结

6 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

一、作者简介

二、获奖经历