斜盤式柱塞泵的脈動特性研究論文

由於柱塞泵所排出的液壓油是柱塞組依次擠出的，這種工作特點就決定了柱塞泵必然會存在流量脈動特性。脈動率過大會引起液壓系統較大的震盪，造成一系列的不穩定，嚴重時會損壞液壓元件。為此，更加細緻地瞭解影響柱塞泵脈動特性的各項因素就尤為重要了。

1 斜盤式柱塞泵模型的建立

1)斜盤及其運動模型的建立

將斜盤模型轉化為超級元件，此元件可以傳遞斜盤的傾角、轉速與變數機構所需的扭矩，輸入相應的轉速、扭矩，可以輸出此時斜盤的傾角，柱塞的往復運動的速度與位移。若柱塞泵有n個柱塞，應在n 個該元件引數中設定柱塞初始位置：0，360/n，720/n，1080/n，1440/n，……

2)柱塞模型的建立

柱塞模型如圖2所示，利用AMESim的HCD庫對柱塞進行建模，考慮到柱塞與柱塞腔之間的間隙，採用帶洩露的閥塊進行搭建，通過對柱塞杆施加力、速度、位移引數來完成柱塞吸油排油動作。

3)配流模型的建立

考慮到柱塞泵在配流過程中，排油口與吸油口的開口面積有個漸變的過程，加上三角槽的過渡作用，直接模擬該配流過程比較困難。採用2個可變節流口來模擬配流，對節流口開口大小的控制訊號。為了模擬缸體柱塞腔進出排油口與吸油口時的過渡作用，將訊號曲線設計成一定傾斜度的線段。當輸入訊號為0時，表明節流口全關，當輸入訊號為1時，表明節流口全開。配流盤的配流模型，當柱塞需要吸油時，節流口3開啟，節流口4關閉;當柱塞需要排油時，節流口3關閉，節流口4關閉。

4)液壓系統中負載模型的'建立

為了更簡潔地表示出液壓系統中的負載模型，選用了可變節流口代替液壓系統的負載。

5)整體模擬模型的建立

模擬模型由7個柱塞，配流模型與斜盤及其運動模型組成，柱塞的運動速度函式為f (x,y) =sin[(π 180)x]sin[(π 180)y]式中：x 為斜盤傾角;y 為缸體轉角。

2 模型模擬與分析

在AMESim 的“Parameter mode”模式下，對模型的主要引數進行設定，具體引數如表1所示。柱塞泵的流量脈動率將會引起壓力脈動率，所以說柱塞泵的脈動特性是系統中流量的不穩定引起的。液壓泵的實際流量q0，最大瞬時流量qmax，最小瞬時流量qmin，流量脈動率：K=(qmax-qmin)/q01)不同節流口開度下的脈動特性

將液壓系統中節流口開口直徑分別設定為0.25 mm、0.5 mm、0.75 mm、1 mm，其他引數不變，比較柱塞泵出口的流量特性。由模擬結果分析得出：隨著負載壓力的增加，流量脈動率會隨之較小，但是液壓系統的流量響應速度會隨之降低。對應於不同節流口開度，液壓系統的壓力特性。隨著負載壓力的增加，壓力曲線的震盪幅值會增大，可能會影響液壓系統的穩定性，造成嚴重後果。

2)不同轉速下的脈動特性

分別將轉速設定為1000r·min-1、1500r·min-1、2000 r·min-1，其他引數不變，比較柱塞泵出口的流量脈動特性。通過計算得出不同轉速下的流量脈動率，分別為9.94%、6.26%和4.74%。隨著轉速的增大，流量脈動率隨之降低。由此看出，適當提高轉速會減小液壓系統的脈動特性。

3)不同柱塞數目柱塞泵的脈動特性

分別將柱塞數目設定為5個、7個和9個，其他引數不變，比較柱塞泵出口的流量脈動特性，通過計算得出不同柱塞個數柱塞泵的流量脈動率，分別為9.1%、6.22%和4.01%。隨著柱塞個數的增加，流量脈動率隨之降低。由此看出，適當提高增加柱塞個數會減小液壓系統的脈動特性。

3 結論

基於AMESim軟體，對斜盤式柱塞泵進行詳細地建模，通過模擬分析得出：隨著液壓系統中負載壓力的增加，流量脈動率會隨之較小，但是液壓系統的流量響應速度會隨之降低;隨著轉速的增大或者柱塞個數的增加，流量脈動率隨之降低，並且液壓系統中流量的響應速度也會增大，有利於液壓系統的穩定，但轉速與柱塞個數不是越大越好，當柱塞在工作時的線速度越大，越不利於充分地吸油。