宽幅排量工况下轴向柱塞泵容积损失及效率变化特征（英文）

摘要

目的:宽幅排量工况下高效率性能对于作为变排量泵控节能系统动力源的柱塞泵至关重要,而现有研究对宽幅排量工况下泵效率及各容积损失变化特征的认识尚为不足。本研究探索并阐明泵效率、容积损失（泄漏损失及压缩流量损失）及各损失所占比重随排量工况的变化特征。创新点:1.提出更完整的滑靴副泄漏计算方程,建立显式容积损失仿真模型,发现由滑靴挤压微运动造成的挤压泄漏的不可忽略性;2.揭示泵压缩流量、泄漏流量及其造成的能量损失随排量工况的变化特征。方法:1.基于纳维-斯托克斯方程及流体连续性方程,推导出更完整的滑靴副泄漏计算方程,基于此方程建立显式容积损失仿真模型;2.在不同压力、转速及排量工况组合下对泵各损失进行224组大范围工况下的大量实验测试;3.基于仿真结果及实验结果对宽幅排量工况下泵效率及各容积损失变化特征进行分析讨论。结论:1.泵总效率随排量减小显著下降;2.在额定转速工况下,5~35 MPa压力等级及13%~100%满排量变化范围内,泵容积损失在泵总损失中所占比重在13%~47%幅度内变化;3.额定转速下泵压缩流量损失在总容积损失中所占比重在30 MPa压力及88%满排量等级以上时最高可达41%,此后随着排量减小而逐渐减小,当排量降至低于38%满排量或压力降至低于5 MPa时,压缩流量损失在泵总容积损失中占比低于20%;4.压缩流量随排量减小而减小,而在绝大部分工况下,泵泄漏流量的典型变化特征是随着排量减小而逐渐增大,或先随着排量减小而减小,但在当减小到某一极小值时随着排量进一步的减小而逐渐增大;5.由滑靴挤压微运动造成的滑靴副挤压泄漏可以达到与由压差效应造成的滑靴副压差泄漏相当的数量级。