变量滚柱泵研究

发布时间：2017-04-17 10:21

  本文关键词：变量滚柱泵研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：变量泵主要通过自身的变量控制机构来改变泵的流量输出，使动力元件和负载之间达到功率的最佳匹配，从而起到节能减耗的目的。常规的变量泵有变量叶片泵、变量柱塞泵、变量齿轮泵、变量螺杆泵等。针对传统变量泵的泵体结构体积大、输出排量变化小、功率密度低等缺点，本文提出了一种新的泵种——手动式限压变量滚柱泵。 手动式限压变量滚柱泵是以滚柱体取代传统的运动部件，采用轴配流方式进行吸油腔和压油腔的配流，变量机构采用手动式限压变量控制机构。该泵的交变容腔由两部分组成，其一为滚柱与转子半圆弧型腔之间的交变体积；其二为相邻两滚柱与转子和定子之间的月牙形腔；同时由于采用滚柱的滚动代替了传统运动构件与定子内壁的滑动，使得泵可以在很高的转速下工作，从而大大提高该泵的输出流量及功率密度。限压式变量机构可以使得该泵的压力输出限定在已设定的限定压力以下，避免了液压系统由于采用卸荷装置从而使结构变得简单，而且泵的输出截止压力可以通过旋动压力调节旋钮来手动调节。 本课题主要做了两个方面的研究：首先阐述了变量滚柱泵的基本结构及工作原理，建立了滚柱的运动学模型，并运用Matlab软件对滚柱运动线速度、加速度、跃度等运动学参数进行了仿真，详细研究了该泵的运动学物理量与泵体本身结构参数之间的变化关系；然后求解了泵的密封容积变化公式，推导出泵的理论输出流量、脉动率等相关输出特性参数并进行了仿真；之后又对该泵的动力学部分进行了数学建模和理论分析，得出该泵滚柱在不同状态下的受力表达式。 另一方面，，从结构简单和实用性方面，分析了手动限压式变量泵的优缺点，详细阐述了手动限压式变量泵的工作原理和结构特点。然后针对该泵本身的结构和输出特性参数对该泵变量机构的重要组成部分（如控制活塞、预紧调节弹簧等）进行详细设计，并绘出该变量滚柱泵的q p特性曲线。然后建立变量滚柱泵控制结构的动态模型，在此基础上利用Matlab/Simulink模块分析该泵的自动调节过程，对影响其动态响应的诸因素进行模拟计算分析，指出各个因素对系统动态响应的影响结果。最后应用Pro/E对该泵进行了三维实体建模，并作出了该泵装配图的爆炸图。 通过以上两个方面相关理论的研究，对变量滚柱泵的整体结构优化和改进具有实际的指导意义，为该泵样机开发奠定了理论基础。
【关键词】：变量滚柱泵 交变容腔 功率密度 限压式变量机构
【学位授予单位】：南昌大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH38
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第1章 引言10-16
• 1.1 课题来源及意义10-11
• 1.2 本课题的国内外研究现状11-13
• 1.2.1 滚柱式泵的国外研究现状11-12
• 1.2.2 滚柱式泵的国内研究现状12-13
• 1.3 主要研究内容、技术路线及创新之处13-16
• 1.3.1 研究内容13-14
• 1.3.2 技术路线14-15
• 1.3.3 创新之处15-16
• 第2章 变量滚柱泵的结构及原理简介16-19
• 2.1 变量滚柱泵的结构16-17
• 2.2 变量滚柱泵的工作原理17-18
• 2.3 变量滚柱泵的特点18
• 2.4 本章小结18-19
• 第3章 变量滚柱泵的输出特性研究及仿真19-54
• 3.1 滚柱运动学分析19-32
• 3.1.1 滚柱运动方程19-20
• 3.1.2 滚柱运动参数及仿真20-28
• 3.1.3 滚柱与定子作用环内壁压力角计算及仿真28-32
• 3.2 变量泵的容积及脉动率分析32-48
• 3.2.1 变量泵的容积分析计算32-39
• 3.2.2 变量泵的瞬时流量分析计算39-48
• 3.3 滚柱动力学分析48-52
• 3.3.1 两腔均为吸油状态（两腔均为压油状态）48-50
• 3.3.2 叶片腔为压油柱塞腔为吸油状态50-51
• 3.3.3 叶片腔为吸油柱塞腔为压油状态51-52
• 3.4 结论52-53
• 3.5 本章小结53-54
• 第4章 手动限压式变量机构设计54-64
• 4.1 手动式限压变量控制结构54-56
• 4.1.1 限压式变量控制机构工作原理54-55
• 4.1.2 变量机构的总体设计55-56
• 4.2 反馈活塞的设计56-57
• 4.2.1 结构型式的选择56
• 4.2.2 活塞主要参数的确定56-57
• 4.3 预紧弹簧的设计计算57-60
• 4.4 流量——压力特性曲线60-63
• 4.5 结论63
• 4.6 本章小结63-64
• 第5章 变量机构控制特性分析64-73
• 5.1 控制系统的动态方程64-66
• 5.1.1 泵输出理论流量方程64-65
• 5.1.2 定子作用环受力方程65
• 5.1.3 泵泄露流量方程65
• 5.1.4 控制活塞流量增量方程65-66
• 5.1.5 流量连续性方程66
• 5.2 控制系统的传递函数66-67
• 5.3 系统的稳定性分析67-68
• 5.4 动态响应仿真研究68-72
• 5.4.1 仿真模型建立68-69
• 5.4.2 响应仿真69-72
• 5.5 结论72
• 5.6 本章小结72-73
• 第6章 总结与展望73-76
• 6.1 全文总结73-74
• 6.2 展望74-76
• 致谢76-77
• 参考文献77-80
• 附录80-81
• 攻读学位期间的研究成果81

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：313016