CY型柱塞泵启动阶段冲击振动研究与分析

摘要

CY型柱塞泵具有高压、大排量、高效率的优点，被广泛应用于各种生产行业，然而CY型柱塞泵启动阶段冲击振动现象限制了一些环保设备对该泵的应用，本文完成了对CY型柱塞泵启动阶段冲击与振动的数值建模和动态仿真分析。　　根据CY型柱塞泵的工作原理和相关参数，通过GUI/MATLAB建立了基于分布参数法的泵出口管道流动特性数学模型，并编程搭建了CY型柱塞泵流动特性模型，得到理想柱塞泵出口管道和柱塞腔流量压力脉动曲线。并结合AMESim软件，建立了CY型柱塞泵液压系统动态仿真模型，该动态模型揭示了柱塞泵斜盘倾角、柱塞行程位移、速度变化、泵的排量与柱塞泵出口的压力及其流量脉动之间的关系。针对基于CFD的CY型柱塞泵内部流场三维动态建模，利用动网格技术对仿真模型进行分析，得到液压泵内部流场特性、液压油可压缩性等对液压泵冲击振动、流量倒灌、气蚀等现象的影响因素，以及利用数据拟合了进油口角度流量系数方程。在CY型柱塞泵配流盘结构理论模型和数值仿真基础上，优化了配流盘相关结构参数，提出了配流盘进油口阻尼槽宽度角为90°、深度角为6.5°及阻尼槽顶端阻尼孔深度为1mm时，降低液压冲击和流量脉动效果最佳。同时，初步简单设计和搭建了CY型柱塞泵的试验台，并对柱塞泵出口压力流量脉动进行测试，获得了简单的试验数据结果，并通过仿真数据与其进行比较对比分析，对理论计算数值结果的可靠性与准确性进行了更加准确验证。

目录

声明

变量注释表

1 绪 论

1.1 课题研究背景

1.2 CY型柱塞泵研究现状和发展概况

1.2.1 CY型柱塞泵冲击振动概况

1.2.2 国外研究现状

1.2.3 国内研究现状

1.2.4 CY型柱塞泵各种减小振动方法

1.3 主要研究内容

2 基于分布参数法的CY型柱塞泵出口管道特性理论分析

2.1 CY型柱塞泵概述

2.1.1 CY型柱塞泵工作原理

2.1.2 CY型柱塞泵振动概述

2.1.3 CY型柱塞泵启动过程流量压力冲击振动概述

2.2 基于分布参数法的CY型柱塞泵出口管道流动特性建模

2.2.1 流动特性分布参数法

2.2.2 CY型柱塞泵流动特性分布参数法建模

2.2.3 CY型柱塞泵流动特性模型搭建

2.2.4 CY型柱塞泵流动特性仿真结果

2.3 本章小结

3 基于AMESim的CY型柱塞泵流量脉动系统建模与分析

3.1 CY型柱塞泵各部分建模

3.1.1 柱塞运动模型

3.1.2 单柱塞模型

3.1.3 电动机模型

3.1.4 负载模型

3.1.5 斜盘模型

3.2 CY型柱塞泵九柱塞联合建模

3.2.1 仿真分析

3.2.2 不同斜盘倾角的流量特性仿真分析

3.2.3 配流盘有无阻尼系统分析

3.3 本章小结

4 基于CFD的CY型柱塞泵内部流场数值模拟与分析

4.1 CY型柱塞泵内部流动的控制方程

4.1.1 质量守恒方程

4.1.2 动量守恒方程

4.3.1 配流过程流态分析

4.3.2 配流过程内部流道的几何模型

4.3.3 网格划分

4.3.4 边界条件

4.4 仿真结果分析

4.4.1 柱塞腔内压力瞬变过程

4.4.2 阻尼结构流量系数

4.4.3 CY型柱塞泵出口流量变化

4.5 本章小结

5 CY型柱塞泵的配流盘减振结构设计优化

5.1 配流盘腰型槽设计

5.2 外死点过渡区设计

5.3 内死点过渡区设计

5.4 配流盘阻尼结构设计

5.4.1 配流盘阻尼槽分析

5.4.2 配流盘阻尼孔分析

5.5 配流盘相关参数设计

（1）柱塞腔预压缩角

（2）配流盘油槽反力和腰型孔反力

（3）压降系数

（4）配流盘密封带半径比

（5）压力反馈油槽尺寸

（6）腰型孔尺寸

（7）配流盘和缸体间的油膜厚度

5.6 本章小结

6 CY型柱塞泵冲击振动试验设计与分析

6.1 试验简介

6.2.1 试验台原理

6.2.2 液压系统设计精度要求

6.2.3 系统基本参数确定

6.3.1 压力脉动试验测试

6.3.2 流量脉动试验测试

6.4 本章小结

7 总结与展望

7.1 全文总结

7.2 工作展望

参考文献

作者简历

致谢

学位论文数据集