航空柱塞泵源脉动建模与仿真

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基于AMESim的恒压变量柱塞泵的建模与仿真分析

ｓｉｇｎｌａｌｉｂｒａｒｙｗａｓｕｓｅｄｉｎＡＭＥＳｉｍｔｏｅｓｔａｂｌｉｓｈｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍ６ｄｅｌｏｆｃｏｎｓｔｎｔａｐｒｅｓｓｕｒｅｖａｒｉａｂｌｅｐｉｓｔｏｎｐｕｍｐ．Ｂｙｓｅｔｔｉｎｇｌｌａｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅａｃｔｕａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｎｄａｓｉｚｅｆｏｃｏｎｓｔａｎｔｐｒｅｓｓｕｒｅｖａｒｉｂｌａｅｐｉｓｔｏｎｐｕｍｐ，ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｅａｒｃｈｏｆ
合度，说明所建立的该型恒压变量柱塞泵仿真模型是比较准确的。同时得出了恒压变量柱塞泵的超调量及恒压调整时间。
关键词：恒压变量柱塞泵；ＡＭＥＳｉｍ；静动态特性中图分类号：ＴＨ１３７；Ｒ３１８．６文献标志码：Ａ文章编号：１００１－３８８１（２０１７）０５ — １００ — ４
基于ＡＭＥＳｉｍ的恒压变量柱塞泵的建模与仿真分析
罗威，邹大鹏，肖体兵，贾讲开，吴百海
（广东工业大学机电工程学院，广东广州５１０００６）
摘要：分析了恒压变量柱塞泵的工作原理和机能，利用ＡＭＥＳｉｍ的液压机械信号库建立该型恒压变量柱塞泵的仿真模型，根据恒压变量柱塞泵实际的结构与尺寸设置仿真模型的各个参数，对恒压变量柱塞泵静动态特性进行仿真研究，得出了恒压变量柱塞泵工作时泵口的压力和流量特性曲线。将其与恒压变量柱塞泵的流量压力样本特性曲线对比，具有一定吻

并联式三油口轴向变量柱塞泵设计_建模与仿真

— —钟伟旭权龙并联式三油口轴向变量柱塞泵设计、建模与仿真 —
并联式三油口轴向变量柱塞泵设计、建模与仿真
钟伟旭权龙
太原理工大学，太原，０３００２４
摘要：为了补偿差动缸面积差和改变泵的输出流量，提出采用并联型三配流窗口的变量轴向柱塞泵方案。新型柱塞泵能够输出两个流量，并能用于闭式回路平衡差动缸不对称流量，实现单泵控制差动缸／的较理想效果。采用Ｐ在ＡＭＥ针对配流盘减震槽跨ｒｏＥ软件建立了泵的几何模型，ｓｉｍ仿真软件中，越角度问题、新泵流量输出特性，建立了控制泵排量的仿真模型，仿真比较了减震槽跨越角度对柱塞泵流量特性的影响，确定了较合理的配流盘结构参数，对泵输出流量波动特性及变排量控制特性进行了分析。研究工作对设计制造新型变排量控制的轴向柱塞泵具有指导作用。关键词：轴向柱塞泵；泵控缸；仿真ＡＭＥｓｉｍ；）中图分类号：ＴＨ１３７文章编号：１００４—１３２Ｘ（２０１１０７—０８６９—０４ＤｅｓｉｎＭｏｄｅｌｉｎａｎｄＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆＴｈｒｅｅＯｉｌＰｏｒｔＶａｒｉａｂｌｅＡｘｉａｌＰｉｓｔｏｎＰｕｍｗｉｔｈＰａｒａｌｌｅｌｅｄＫｉｄｎｅＳｌｏｔｇｇｐｙＺｈｏｎＷｅｉｘｕｕａｎＬｏｎＱｇｇ，，ＴａｉｕａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏＴａｉｕａｎ０３００２４ｙｙｇｙｙ：ＡｂｓｔｒａｃｔＩｎｏｒｄｅｒｔｏｃｏｍｅｎｓａｔｅｆｏｒｔｈｅａｒｅａｄｅｖｉａｔｉｏｎｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｃｌｉｎｄｅｒａｎｄｃｈａｎｅｔｈｅｏｕｔ－ｐｙｇ，ｆｌｏｗｏｆｔｈｅａｒｏｒａｍｏｆｏｆｔｈｒｅｅ－ｗｉｎｄｏｗｏｆｖａｒｉａｂｌｅａｘｉａｌｗａｓｕｔｕｍａｒａｌｌｅｌ－ｔｅｉｓｔｏｎｕｍｐｐｐｐｇｐｙｐｐｐｐ，ｒｏｏｓｅｄ．Ｔｈｅｉｓｔｏｎｕｍｎｅｗｔｉｔａｌｃａｎｏｕｔｕｔｔｗｏｆｌｏｗｓａｎｄｃａｎｂｅｕｓｅｄｔｏｂａｌａｎｃｅｔｈｅａｓｍ－ｐｐｐｐｐｙｐｐｙｍｅｔｒｉｃｆｌｏｗｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｃｌｉｎｄｅｒｉｎｃｌｏｓｅｄ－ｌｏｏｓｓｔｅｍ，ａｃｈｉｅｖｉｎｔｈｅｄｅｓｉｒｅｄｅｆｆｅｃｔｏｆｓｉｎｌｅ－ｙｐｙｇｇｕｍｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｃｌｉｎｄｅｒ．Ｆｉｒｓｔａｅｏｍｅｔｒｉｃｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｉｓｔｏｎｕｍｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｐｐｇｙｇｐｐｐ／， ’ ｂａｓｅｄｒｏｂｌｅｍｌａｔｅｓｏｎｔｈｅＰｒｏＥｓｏｆｔｗａｒｅｔｈｅｎａａｉｎｓｔｔｈｅｏｆｃｒｏｓｓｉｎａｎｌｅａｔｔｈｅｎｅｗｖａｌｖｅｐｐｇｇｇ ’ ｔｒｏｕｈａｎｄｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｎｅｗｕｍｓｆｌｏｗｏｕｔｕｔ，ａｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｏｆｃｏｎｔｒｏｌｉｎｄａｍｉｎｇｐｐｐｇｐｇ ’ ｔｈｅｕｍｓｄｉｓｌａｃｅｍｅｎｔｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅＡＭＥｓｉｍｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｏｆｔｗａｒｅ．Ｔｈｅａｕｔｈｏｒｓｐｐｐｃｏｍａｒｅｄｔｈｅｉｍａｃｔｏｆｔｈｅｆｌｏｗｏｆｃａｕｓｅｄｂｔｈｅｃｒｏｓｓｉｎａｎｌｅｏｆｎｅｗｖａｌｖｅｉｓｔｏｎｕｍｌａｔｅ＇ｓｐｐｙｇｇｐｐｐｐ，ｔｒｏｕｈ，ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄｒｅａｓｏｎａｂｌｅｄｅｓｉｎｏｆｔｈｅｖａｌｖｅａｎａｌｚｅｄｔｈｅｗａｖｅｃｈａｒｄａｍｉｎａｒａｍｅｔｅｒｓｌａｔｅ－ｇｇｙｐｇｐｐ ’ ’ ａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｕｍｓｆｌｏｗｏｕｔｕｔａｎｄｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｕｍｓｖａｒｉａｂｌｅｄｉｓｌａｃｅｍｅｎｔ．Ｔｈｅｐｐｐｐｐｐｗｏｒｋｍａｋｅｓａｒｏｌｅｉｎｄｅｓｉｎｉｎａｎｄｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｎｅｗｖａｒｉａｂｌｅａｘｉａｌｕｉｄｉｎｉｓｔｏｎｕｍｒｅｓｅａｒｃｈｇｇｇｇｇｐｐｐ：；；；ｉｓｔｏｎｕｍｕｍＫｅｗｏｒｄｓａｘｉａｌｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｃｌｉｎｄｅｒＡＭＥｓｉｍｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｙｐｐｐｐｐｙ

基于CFD的柱塞泵动态性能仿真分析

摘要：文章总结了物联网概念和物联网在输变电设备在线监测应用中物国内外研究现状，结合物联网体系结构介绍物联网技术在输变电设备在线监测中的应用，最后提出了对物联网技术在输变电设备在线监测中应用前景的展望。
１轴向柱塞泵的结构特点
伴随着液压系统对齿轮泵高效率、高可靠性、高功率密度（高压、
大排量）的发展要求，柱塞泵额定工作压力不断提高，高压或超高压柱塞泵配流过程中的油击和噪声问题已经严重限制了柱塞泵的发
展ｌｚ『。
３基于Ｆｌｕｅｎｔ的轴向柱塞泵配流性能分析
ａ）低压换至高压
１８７
咏工案捷术
电子技术
信息物联网在输变电设备在线监测中的应用
尹成，夏云峰，杨武（广东电网有限责任公司东莞供电局，广东东莞５２３０００）
槽深２ｍｍ，卸荷槽对应的圆心角为，分别研究无三角形卸荷槽、
高至排油压力，同等油液压力的液压油接触即不会产生油腔内的油液压力
均匀下降至吸油口油液压力。
三角形卸荷槽＝１０。、ａ＝２０。时，轴向柱塞泵的配流特性。
电子技术
柬工案技术
１８６
基于ＣＦＤ的柱塞泵动态性能仿真分析
尹锦锋，杨宏斌 ’ （１河南科技大学机电工程学院，河南洛阳４７１００３；２平顶山工业职业技术学院化工学院，河南平顶山４６７０００）

高压大流量柱塞泵建模与仿真研究

ＣＨＥＮａｍｉｇＨｕｎｎ，ＬＩＷｅｇ，ＸＩＲｅｕ，ＸＵｌｎＵｉｕｏｎｇｏＬｉ，ＬＵｎｉＩＹｉ
（．ｏｔｗｅｔｒｏｙｅｈｉａｉｅｓｙ，ＸｉｎＳａｎｉ０２，Ｃｉａ１ＮｒｈｓｅｎＰｌｔｃｎｃｌｖｒｉＵｎｔ ’ ｈａｘ１７ａ７０ｈｎ；
高压大流量柱塞泵建模与仿真研究
陈焕明，刘卫国习仁国，，徐礼林，柳荫
（．西北工业大学自动化学院，陕西西安７０７；１１０２
２．航空机电系统综合航空科技重点实验室，江苏南京２１０）１１６
摘要：航空用高压大流量柱塞泵的研究是现代战机机载系统发展方向之一。根据恒压轴向柱塞泵的结构和工作原理，以ＡＳｍ工程软件为平台，建立了柱塞泵关键部件模型，并在此基础上建立了高压大流量柱塞泵仿真模型。在柱塞运动ＭＥｉ方程中引入斜盘摆动速度这一参数，使得对斜盘的力矩分析更符合实际。通过仿真研究，进一步优化了高压大流量柱塞泵设计参数，为机载液压系统高压化设计提供参考。关键词：ＡＳｍ软件；高压大流量柱塞泵；建模与仿真；动态特性ＭＥｉ
中图分类号：Ｔ３Ｈ１７文献标识码：Ａ文章编号：１０ —３８（０２０１８１２１）７—１９— ３５
ＲｅｅｒｈｎｏｌｎｎｄＳｍｕｌｔｏｆＨｉｈ－ｅｓｅａｓａｃｏＭｄｅｉｇａｉａｉｎｏｇｐｒｓｕｒｎｄＬａｇ－ｏＰｌｎｇｒＰｕｍｐｒｅｆｗｕｅｌ

柱塞泵建模过程及仿真结果

柱塞泵建模过程及仿真结果2019年11月12日目录1 建模过程 (2)1.1 柱塞腔建模 (2)1.2 配油盘建模 (2)1.3 超级模型 (3)1.4 主泵模型 (4)2 仿真结果 (5)2.1 单个柱塞仿真结果 (5)2.2 主泵仿真结果 (6)11 建模过程1.1 柱塞腔建模柱塞泵是在传动轴驱动缸体旋转后，由于斜盘的作用，使得柱塞产生往复运动，当柱塞底部的密闭容积不断增大时，将形成局部真空，低压油在大气压的作用下，经过配油盘腰形孔进入柱塞的底部，完成吸油；当柱塞底部的密闭容积不断减小时，油液受压形成高压油经配油盘的另一腰形孔排出，完成压油。

当斜盘倾角发生变化时，泵的输出流量也就随之改变。

在AMESIM建立的柱寨泵液压模型中，单个柱塞与缸体建立一个可变容腔，其进、出油口分别与配油盘的高、低压腔相连，柱塞与缸体之间的间隙有油泄漏并通往油箱，柱塞腔模如图1. 1所示。

图1. 1 柱塞腔1.2 配油盘建模在AMESIM中，进油口由进油节流口实现，排油口由排油节流口实现，进油节流口与排油节流口的即时开度分别决定了进油口和排油口的通流面积，油盘带着缸体旋转时，在00～1800范同内，柱塞在弹簧力的作厢下由下死点不断伸出，柱塞腔的容积不断增大，进油节流口打开，排油节流口关闭，油液被吸人柱塞腔，为吸油过程；随着缸体继续旋转，在1800～3600范围内柱塞在斜盘的约束下又由上死点向下死点运动，柱塞腔的容积不断减小，此时进油节流口关闭，排油节流口打开，油液被排出柱塞腔，为2排油过程。

柱寨随着缸体的转动而移动，柱塞腔的实际过流面积与缸体的转角位置有关，参数模型中过流面积用节流口的节流面积体现，当其中一个节流口打开时，另外一个节流口关闭，这样液压油就可以从一个节流口进入柱寨腔，而从另外一个节流口流出。

利用样条曲线和信号开关分别构成了柱塞泵配油盘的高压腔和低压腔，而样条曲线与配油盘低压腔、高压腔和三角槽的角度有关系。

基于AMESim的柱塞泵热力学模型及仿真_韩孟虎

（ Re·Pr
d l
）
0. 33
（ 3）
紊流时： Nu1 = 0. 027Re0. 8 Pr0. 33
（ 4）
式中： Re 为雷诺数，Pr 为普朗特数，l 为特征长度。
（ 2）泵壳体同环境间的对流换热
泵壳体同环境间的对流换热为自然对流换热，可
表示为：
·
Q2 = k2 A2 （ Tc － Th）
（ 5）
2012 年 1 月第 40 卷第 1 期
机床与液压
MACHINE TOOL ＆ HYDRAULICS
Jan． 2012 Vol. 40 No. 1
DOI： 10． 3969 / j. issn. 1001 － 3881. 2012. 01. 038
基于 AMESim 的柱塞泵热力学模型及仿真
韩孟虎，曹克强，胡良谋，李永林
材料黑度环境温度 /℃ 油泵转速 / （ r·min － 1 ）
泄流系数
92 94 15 0. 2 0. 82 5 7 0. 32 20 4 000 1 × 10 － 9
4 仿真结果
对以上典型液压系统进行 1 800 s 仿真，得到仿
真结果如图 4 和图 5 所示。
图 4 泵各端口温
图 5 泵壳体和转动部
temperaturesimulation飞机液压系统在工作过程中会产生较大热量引起系统油液温度升高从而影响系统的正常工作甚至会引起系统的故障液压泵是液压系统内主要的能源装置也是主要的热源之一而柱塞泵由于工作压力供油流量和效率均可达到较高数值结构紧凑转动惯量小可实现供油量的自动调节等特点在航空领域得到了广泛应用是飞机液压系统普遍采用的泵源形式
Keywords： Piston pump； Thermodynamics model； Temperature simulation

基于AMEsim的某型航空发动机轴向柱塞泵特性仿真

面斜盘，也可以是圆锥面，即锥面斜盘。当存在一定的斜盘角度时，柱塞在柱塞腔中作往复运动，不断改变柱塞腔里的自由容积。转子端面与分油盘贴合。分油盘上有两个月牙形窗孔：个通低压一进口腔，为进油窗；一个通高压出口腔，出油窗。为分油盘固定不动，当转子旋转时，塞腔轮换与柱进、出油窗接通。当柱塞在吸油行程时，柱塞腔通
Ａｂｔａｃｓｒｔ：ＴｈｔｏｑｕｔｏｆｐｕｅｉｔｎｗａｓａｌｓｅｙａｌｚｎｔｒｎｒｎｉｌｎｈｅｍｏｉｎｅａｉｎｏｌｎｇｒｐｓｏｓｅｔｂｉｈｄｂｎａｙｉｇｉｓｗｏｋｉｇｐｃｐｅａｄｔｅｉｓｍｕａｉｎｍｏｅｉｇｅｐｕｇｅｉｔｎｗａｉｔｗｉｈＡＭＥｓｍ．Ｂｙｓｔｉｇｔｅｍａｎｐｒｍｅｅｓｏｆｔｅｉｌｔｏｄｌｏｆｓｎｌｌｎｒｐｓｏｓｂｕｌｔｉｅｔｈｉａａｔｒｈｎｍｏｅ，ｔｅｓｒｃｕｒｈａｔｒｓｉｓｏｆｔｅｓｂｏｌｐａｒｂａｎｄｔｏｇｈｔｅｓｍｕａｉｎａｌｓｓｎｅｄｌｈｔｕｔｅｃａｃｅｔｃｈｕｉｎｗｅｅｏｔｉｅｈｒｕｉｌｔｏｎａｙｉ，ａｄｔｒｉｈｈｐｅｓｒｌｎｅａｔｎｈｙｄａｌｃ－ｒｅｏｈｌｎｇｒｗｅｅａａｙｅｙｓｔｉｇｔｅｄｆｅｅｎ－ｒｓｕｅｏｆｐｕｇｒｃｖｉａｄｔｅｈｒｕｉ－ｏｃｎｔｅｐｕｅｒｎｌｚｄｂｅｔｉｆｒｎｔａ — ｙｆｎｈｇｌｓｏｗａｈｐｌｔ．Ｆｉａｌｅｆｓｓａｅｎｌｙ，ｔｅｌａａｅｆｏｗａｎａｙｅｃｏｄｎｏｔｅｄｆｅｅｔｌａａｅｃｅａｅ．ｈｅｋｇｗｓａｌｚｄａｃｒｉｇｔｉｆｒｎｅｌｈｋｇｌａｎｃｒＴｈｅｕｔｏｉｅｒｓｌｆｔｓｍｕｌｔｏｎａｙｉｎｔｉｐｒｗｉｌｐｒｖｄｅｒｔｃｌｆｎａｉｎｆｒｏｔｍｉａｉｎｄｅｈｅａｉｎａｌｓｓｉｓｐａｅｌｏｉｅａｔｏｅｉａｏｕｄｔｏｐｉｚｔｏ — ｈｈｏ

轴向柱塞泵工作特性的建模与仿真研究

轴向柱塞泵工作特性的建模与仿真研究轴向柱塞泵是一种常见的液压传动元件，广泛应用于工业生产和机械设备中。

了解其工作特性对于提高工作效率和优化设计至关重要。

因此，建立轴向柱塞泵的工作特性模型，并进行仿真研究，对于优化设计和性能提升具有重要意义。

1.简介轴向柱塞泵是一种液压执行元件，通过压力油将柱塞排列成环绕轴线的圆形，从而实现流体的吸入和排出。

其主要部件包括轴、柱塞和分配器等。

轴向柱塞泵工作的基本原理是利用柱塞在旋转的分配盘上的往复运动，使得工作腔的容积周期性变化，从而实现液体的压力和流动。

2.建模方法建立轴向柱塞泵的工作特性模型是通过数学方法将其物理特性转换为数学模型，从而便于分析和仿真研究。

常用的建模方法有系统辨识、流体动力学等。

3.系统辨识建模系统辨识是一种通过对系统输入输出信号进行采样和分析，从而获取系统的模型表达式的方法。

对于轴向柱塞泵而言，可以通过输入流量、输出压力等信号进行采样和分析，从而建立系统响应函数和传递函数等数学模型。

4.流体动力学建模流体动力学是研究流体在不同条件下的运动和变化规律的学科。

对于轴向柱塞泵而言，可以通过流体动力学理论对其内部流动和压力分布等进行建模。

通过对流量、压力和速度等参数的计算和分析，可以得到轴向柱塞泵的工作特性曲线和性能指标。

5.仿真研究基于建立的轴向柱塞泵工作特性模型，可以进行仿真研究。

通过改变输入信号、工作参数和结构设计，可以模拟不同工况和运行状态下的泵的性能。

通过仿真研究，可以评估泵的工作效率、输出压力和流量稳定性等指标，为优化设计和性能提升提供理论依据。

6.结论轴向柱塞泵是一种重要的液压传动元件，其工作特性的建模和仿真研究对于优化设计和性能提升具有重要意义。

通过系统辨识和流体动力学等方法建立泵的工作特性模型，可以进行仿真研究并评估其性能指标。

这将为泵的设计、选择和应用提供有力的支持，促进工业生产和机械设备的优化和发展。

基于AMEsim的双压力柱塞泵的数字建模与热分析_卢宁

2006年9月第32卷第9期北京航空航天大学学报Journa l o f Be iji ng U niversit y of A eronautics and A stronauti c s Sep t ember 2006V o.l 32　N o .9　收稿日期:2005-11-24　作者简介:卢　宁(1976-),男,河北定州人,博士生,lqn i ng16@163.co m.基于A MEsm i 的双压力柱塞泵的数字建模与热分析卢　宁付永领孙新学(北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院,北京100083) 摘要:利用AM ES i m 仿真软件对双压力液压系统进行了建模与仿真.建立了轴向柱塞泵运动方程、流量方程和配油盘的仿真模型,进行了相应的仿真计算.建立了双压力泵控制阀的仿真模型,着重分析了双压泵在高、低2种压力下的流量特性和压力切换时的动态特性.建立了一套完整的液压系统,分析比较了恒压变量泵液压系统和双压力液压系统在相同负载、散热环境和运行时间下的温升情况.结果表明双压力泵的动态特性与理论分析基本相符,在需要2种压力的系统中,双压力泵源在工作效率上明显优于恒压泵源.关　键　词:数字建模;仿真;AMESi m ;双压力泵;热分析中图分类号:TH 322文献标识码:A 文章编号:1001-5965(2006)09-1055-04D i g it a lmode li n g o f doub l e press ax i a l p i s t on pu mp andit s ther m a l anal y s i s bas i n g on AMEsm iLu N i n g Fu Yong ling Sun X i n xue(S chool of Auto m ati on S ci en ce and E lectricalE ngi neeri ng ,Beiji ng Un i versity ofA eronau tics and A stron auti cs ,Beijing 100083,Ch i na )Abstr act :H ydraulic syste m si m ulation m ode l o f doub l e pr ess axia l piston pum p was estab lished i n AM ES i m .M ove m ent function ,fl u x f u nc tion and s w ash plate m ode l o f axia l pist o n pu m p we r e cr eated ,andcarried on the corr esponding si m u lation co m pu tation .Contr o l va l v e si m ulation m ode l o f double pr e ss axia l pis -t o n pum p w as estab lished i n AMESi m ,and t h e anal y sis e m phasis w ere t h e flux characteristic and t h e p r essure cut dyna m ic characteristic under t w o pr e ssur es .To co m pare t h e resu lt o f te m pera t u re rise ,a co m plete hydr au -lic sy ste m s w as estab lished for double press axia l piston pu m p and fix pr ess ax ia l pist o n pum p under t w o k i n ds of hydrau lic pu m p sources in the sa m e l o ad ,the sa m e radia tion environm en t and t h e sa m e r unn i n g ti m e .Si m u -lation resu lts show that dyna m ic characteristic of doub l e press axia l pist o n pum p m atch t h e t h eo r y ,the efficien -cy exceeds fix press ax ial piston pum p .Key wor ds :dig italm odeling ;si m u lation ;AM Esi m ;doub le pr ess pum p ;the r m al analysis 目前,飞机上采用的液压能源系统基本上是液压变量泵源,液压泵的输出额定压力是按照最高压力工况设计的,实际上对于一架典型的战斗机来说,要求最高工作压力的时间还不到整个飞行时间的十分之一,其余的时间主要在低压工作状态.因此,现今的机载液压系统的恒压变量泵源系统造成了很大的浪费,不能满足未来飞机的需要[1].鉴于此,西方发达国家特别是美国和英国等从20世纪80年代开始了变压力机载液压系统的研制,提出了双压力变流量机载泵源形式.为了深入了解机载变压液压能源系统的静、动态特性,设计理想的机载变压泵源,需要对双压能源系统作深入的理论分析和仿真研究.AM ES i m (Advanced M odeling Envir on m ent for perfor m ing Si m u lations o f eng i n ee ring sy ste m s )是一种新型的工程仿真软件,主要用于模拟控制对象的真实建模环境.AM ES i m 软件是基于图形化的仿真软件,带有多种工程设计软件包;其中液压仿真软件包包含了大量常用的液压元件,液压源和液压管路等,该软件在建立液压系统数字模型的过程中充分考虑到液压油的物理特性和液压元件的非线性特性,例如:液压油的压缩性、滞环、饱和特性、库仑力、元件的泄漏等,其功能强大的后处理功能更是为工程分析提供了良好的支持.它是一个图形化的开发环境,用于工程系统的建模、仿真和动态性能分析.本文以AM ES i m 作为设计平台就双压力液压系统进行参数建模、仿真、动态特性分析和热分析.1　双压柱塞泵的基本原理与建模1.1　双压柱塞泵的原理如图1所示为某型号的双压式变量泵的原理图[1].由图可知,当电磁阀断电后,阀芯右端的小活塞与油箱相通,泵的出口压力为调压弹簧的设定压力;当电磁阀通电后,泵的出口压力作用在阀芯右端的活塞上,使弹簧压缩量增加,泵的出口压力增高.本文中,弹簧的设定压力为150bar ,电磁阀通电后,输出压力设计为210ba r.图1　双压变量泵调压原理图1.2　数字模型建模1.2.1　柱塞泵运动方程及模型这里主要分析柱塞相对于缸体往复直线运动的位移、速度.柱塞泵工作时,传动轴带动缸体转动,缸体旋转带动柱塞一方面与其一起转动,另一方面相对于缸体作直线运动.这2个运动的合成使柱塞上任何一点的运动轨迹都是椭圆.缸体由α=0转过α角度后柱塞相对缸体的轴向位移s p 为α和γ的函数[2]s p =R f tan γ (1-co s α)(1)式中,R f 为柱塞分布园半径,m ;α为缸体的转角;γ为斜盘的倾斜角.对上式求导数就可以得到柱塞相对于缸体的运动速度v pv p =R f [γ· se c 2γ (1-cos α)+ω tan γ sin α](2)式中,ω为缸体的旋转角速度,rad /s ;γ·为斜盘相对于其转轴的转动角速度.在AM Esi m 中建立的柱塞运动模型如图2所示.图中,输入为缸体转动角速度和斜盘角速度,输出为柱塞的线速度,k 为柱塞泵的分度园半径.函数1为f 1(x ,y )=sec 2x [1-co s y ](3) 函数2为f 2(x ,y )=tan x sin y(4)函数中x 为斜盘倾角;y 为缸体转动角度.速度转换器可以将输入信号根据函数转化成线速度的形式;机械连接器将输入的2个线速度求和,输出为柱塞的线速度.图2　柱塞运动方程模型1.2.2　柱塞泵流量方程及其模型实际应用中系统泄漏和液压油的可压缩性不可避免,柱塞泵第N 个柱塞的实际流量公式为q n =Q n -Q leak -d V n(5)其中,Q n 为第N 个柱塞的理论流量;d V n 为第N个柱塞内液压油的压缩量,d V n =d P n β/V n ;P n 为第N 个柱塞内的即时压力;β为体积弹性模量;Q leak 为泄漏流量.所以,第N 个柱塞的实际流量为q n =A p R f [γ· sec 2γ (1-co s αn )+ω tan γ sin αn ]-Q leak n -d V n(6)式中A p 为柱塞面积.假设柱塞的数量为m ,则总流量为q =∑m n =1q n =∑mn =1A p R f [γ· sec 2γ (1-cos αn )+ω tan γ sin αn ]-dV n -Q leak n (7) 考虑泄漏和容积压缩的柱塞腔模型如图3所示,柱塞腔由一个柱塞与一个泄漏和粘性阻力件组合而成,柱塞是能量从机械域到液压域的转换1056北京航空航天大学学报 2006年　器,液压容器的体积取决于柱塞的位移和液体的弹性模量,系统中同时考虑了柱塞腔的内泄漏和粘性摩擦力.图3　吸油口/排油口模型1.2.3　配油盘吸油口及排油口模型图4　双压变量泵的热分析模型图3为吸油口/排油口的模型,参数化模型中,吸油窗由进油节流口实现,排油窗由排油节流口实现.进油节流口和排油节流口的即时开度分别决定了进油口和排油口的通油面积.油盘带着柱塞转动时,柱塞相对于缸体作直线运动;当缸体旋转时,在0°～180°范围内,柱塞在弹簧力的作用下由下死点不断伸出,柱塞腔的容积不断增大,此时进油节流口打开,排油节流口关闭,油液被吸入柱塞腔,为吸油过程.随着缸体继续旋转,在180°～360°范围内,柱塞在斜盘的约束下油又从上死点向下死点运动,柱塞腔的容积不断减小,此时进油节流口关闭,排油节流口打开,油液被排出柱塞腔,为排油过程.柱塞随着缸体的转动而转动,柱塞腔的实际过流面积与缸体的转角位置有关;参数模型中过流面积用节流口的节流面积体现.当其中一个节流口打开时,另外一个节流口关闭,这样液压油就可以从一个节流口进入柱塞腔,而从另外一个节流口流出.1.2.4　双压控制阀与随动活塞模型双压变量泵控制阀(图4中7)由液压元件设计库的元件组成,主要元件为二位三通阀、压力调解柱塞和控制阀体.二位三通阀的进油腔与系统压力相通,调压活塞的压力腔与二位三通阀的排油口相通.当二位三通阀断电时,调压活塞的压力腔与油箱相通,此时柱塞泵的出口压力决定于控制阀调压弹簧设定的预紧力,泵工作在低压状态;当二位三通阀通电时,调压活塞的压力腔与泵出口液压油相通,此时柱塞泵的出口压力决定于控制阀调压弹簧设定的预紧力和输出液压油作用在调压活塞产生的力之和,泵工作在高压状态.1.2.5　双压变量泵系统热分析模型图4所示为双压力变量泵的热模型,建立系统热模型必须从分析软件的热库中选择具有热特性的组成元件,参数设置中包含有与温度相关的参数,如:环境温度、初始温度、散热系数、液压油物理特性随温度的变化曲线等.为了简化视图,将柱塞参数模型和活塞动力学模型分别进行封装,如图4中1和2所示.图4中10为压缩容积与散热元件模型,系统散热部分由一个压缩容积组件、热传导组件和环境温度组成.压缩容积代替双压泵与执行元件之间管路内的液压油.热传导组件含有热交换口,是压缩容积内的液压油与环境进行热交换的通路.热传导组件含有2个参数:热传导率和接触面积,1057　第9期卢　宁等:基于AM E si m 的双压力柱塞泵的数字建模与热分析它们共同决定了液压系统与外界环境的热交换过程.油箱是从软件热库中选择的具有热特性的组件,油箱的散热特性可以通过设置液压油与环境的散热面积和热传导率实现.2　仿真分析2.1　仿真参数(参见表1)表1　仿真参数参数项参数值参数项参数值柱塞直径/m m6斜盘转动惯量/(kg m-4)0.4柱塞数量9刚体转动惯量/(kg m-4)0.1斜盘倾角/(°)12.5调压柱塞直径/mm2.67斜盘分度圆半径/m0.03液压缸散热面积S /mm230000随动活塞直径/m m15油箱底面周长L/mm1000电机转速(r m i n-1)1000初始油液高度h/mm300弹簧设定压力/bar150随动活塞到斜盘转轴距离/m0.06环境温度/℃30热传导率/(W((°)m2)-1)5002.2　特性仿真曲线2.2.1　双压变量泵的Q-P曲线为了测试变量泵的流量-压力特性,分别在调解压力为210bar和150bar的情况下,首先将节流阀的开度达到最大(此时泵的排油压力为零),随后逐渐减小开度增加变量泵的负载,泵的压力随之上升流量减小,节流阀完全关闭后,泵的排油压力达到最大,流量减小到零,从而得到双压泵的Q-P曲线如图5所示.由图中曲线可以看出,双压力泵在高、低压2种情况下的流量特性曲线均与2种压力下的恒压泵理论曲线相符合.图5　压力流量曲线2.2.2　双压泵在高低压转换时的脉动情况图6为双压变量泵在高低压转换时的脉动曲线.图中t=0.5s时,二位四通阀通电,泵的出口压力从150bar改变为210bar;t=1s时,二位四通阀断电,泵的出口压力从210bar改变为150bar.从图中可以看出,双压泵的输出压力从低压向高压变化和从高压向低压变化的稳定时间均小于0.03s.图6　双压泵压力由低到高和由高到低变化曲线2.3　模型热分析结果2.3.1　工况分析双压系统热分析的整体仿真时间2000s;0～1800s节流口开度0.071mm(假设的小负载情况),系统压力为低压150bar;1800～2000s节流口开度0.06mm(假设的大负载情况),系统压力为高压(即假设负载发生变化),整个仿真过程中保证泵的输出流量基本不变.采用恒压泵源时,节流阀开口不变(即系统在小负载情况下额外的压力也消耗在节流阀上),系统压力恒定为210bar.2.3.2　仿真曲线图7中分别为双压泵和恒压泵系统油箱的油温曲线,比较曲线可知系统在小负载的情况下,双压泵系统的油箱温度为32.8℃,恒压泵的油箱温度为34.2℃,两者相差1.6℃.因此,在如前所述的负载情况下,双压泵的发热低于恒压泵.图7　油箱温度变化曲线比较3　结束语本文在柱塞泵理论分析的基础上,利用仿真软件AME si m建立了完善的双压变量泵的参数化模型,分析了双压泵在高压和低压2种情况下的动态特性和高低压变换时压力波动性能,得出了双压泵的压力-流量特性曲线.根据双压变量泵的理论分析,本文使用软件的热库建立了双压泵的热分析模型并进行仿真验证.结果表明,在相同工作条件下,双压变量泵系统的工作效率高于恒压变量泵;小负载情况下双压泵系统中因控制阀节流产生的热量低于恒压变量泵系统.(下转第1086页)极限升高,并且单向拉伸预应变对成形极限右半部影响较大;2)2D12铝合金原始状态的成形极限高于新淬火状态材料的成形极限;3)在新淬火状态下,时效时间对材料的成形极限有显著影响,2D12铝合金的成形极限随时效时间增加迅速降低,以时效45m i n为例,平面应变状态的ε1比时效15m in约降低15%;4)新淬火状态材料的成形极限应力曲线随着时效时间的增加而显著降低,但都保持近似的直线形状.致谢　本实验得到了沈飞公司板金分厂的大力协助,及李小强博士研究生、陈劼实博士研究生等的大力帮助,在此表示真诚的感谢参考文献(Re f erences)[1]《中国航空材料手册》编辑委员会.中国航空材料手册(第三卷)[M].北京:中国标准出版社,2002A er onau ticalM aterials H andbook of Ch i na C o mp ilati on Comm it-tee.Aeronau ti cal materials handbook of Ch ina(t h ird vo l ume) [M].B eiji ng:S t andar d s Press ofC h i na,2002(i n C hines e) [2]高宏志,周贤宾,李东升.硬铝合金预拉伸、热处理后成形性能的正交试验研究[J].航空材料学报,2004,24(4):1-7G ao H ongz h i,Zhou Xianb i n,Li Dongsheng.Drt hogon al tes tst udy of f or m ab ilit y for2D12al um i n i nm a ll oy aft er pre-stretchand s o l uti on h eat-treat ment[J].Jou rnal ofA er onau ticalM at eri-al s,2004,24(4):1-7(in Ch i nese)[3]G rafA,H os f ord W.E ffect of ch angi ng s trai n path on f or m ingli m it d iagra m ofA l2008-T4[J].M etall u rgicalM at erial s Transac-tion,1993,24A(9):2503-2512[4]谢英,万敏,韩非.成形极限应变与成形极限应力的转换关系[J].塑性工程学报,2004,11(3):55-58Xie Y i ng,W an M in,H an Fe.i T ransfor m ati on rel ati on bet weenli m it strai n and li m it stress in s heetmetal f or m ing[J].Jou r na l of P l asticit y Engi n eering,2004,11(3):55-58(i n Ch i nese) [5]Ober meyer E J,M ajl es s iS A.A revie w of recent advances i n theapp licati on of b l ank-holder force t oward s i m p rovi ng t he f or m ingli m its of s h eet metal parts[J].Jou r na l of M aterials P rocessing Technol ogy,1998(75):222-234[6]K l ee mo l a J,Pel kk i kangas M T.E ffect of an i n tri ns i c f or m ingli m it of s t eel copper and b rass[J].SheetM et al Indus tr y,1977(63):591-599[7]A rri eu s R,B dri n C,Boivi n M.Det er m inati on of an i n trinsicfor m i ng l i m it stres s d i agra m f or isotrop i c sheets[C]//P T i m os s.i12th B iennial I DDRG C ongres s.S antaM argherit a:Internati onal Deep Dra w i ng Researc h G roup,1982:61-71[8]张京,周贤宾.板料成形极限应力图的研究[C]//中国机械工程学会锻压学会.第七届全国锻压学术年会.北京:航空工业出版社,1999:299-302Zhang Jing,Zhou Xianb i n.S t udy of for m i ng li m it stress in s heet m etal f or m ing[C]//Ch i nese M ec h anica l Engineeri ng Soci et y Forgi ng and S ta m ping Instit u ti on.Th e7t h Ch i na C on f erence on Foging and S ta m ping.B eiji ng:Aviation Industry Press,1999: 299-302(in Ch i nes e)[9]G ronostajs k i J.Sheet metal for m i ng li m its for co m p l ex s trai npat h s[J].Journal of M aterials P r ocessing Technology,1984(10):349-362(责任编辑:彭　徽)(上接第1058页)参考文献(Re f erences)[1]王占林.飞机高压液压能源系统[M].北京:北京航空航天大学出版社,2004W ang Zhan li n.A ircraft h i gh p res sure hydrau lic energy s ys t e m[M].Beiji ng:B eiji ng Un i versit y ofAeron auti cs and A stronau tic p ress,2004(in Ch i nes e)[2]翟培祥.斜盘式轴向柱塞泵设计[M].北京:煤炭工业出版社,1987Zhai Peixi ang.Desi gn of s w ashp lat e axi a l p istion pu m p[M].Beiji ng:Ch i na C oal Industry Pub lis h ing H ou s e,1987(in Ch i-nese)[3]郭卫东,王占林.斜盘式轴向柱塞泵实际流量的分析研究[J].北京航空航天大学学报,1996,22(2):223-227Gu oW ei dong,W ang Zhan l in.A anal ysis f or t he real fl o w erate of a s w ashp l ate axi a lp iston pum p[J].J ournal of Beijing Univer-sit y ofAeronautics and As tr onau tic,1996,22(2):223-227(i n Ch i nese)[4]谢三宝.飞机液压系统热力学模型与数字仿真[D].北京:北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院,2004Xie Sanbao.Ther m alm odel of aircraft hyd rau lic s yste m and dig-ital s i m u lati on[D].Beiji ng:S c h ool ofAu t o m ation Science andE lectri cal Eng i neeri ng,Beijing Un ivers it y of Aeronauti cs andA stronauti c,2004(i n Ch i n ese)(责任编辑:娄　嘉)。

液压柱塞泵压力脉动函数的仿真分析

不多见的原因之一，是冲击振动的激励还需要直观
和精确描述，只有这样才能研究液压柱塞泵系统的动态特性，并描述系统的历经变化过程。
液压系统和装置的振动激励大体上可以划分为
３类：ａ．周期激励，液压系统和装置随时间周期性变化的激励，可以用Ｆｏｕｒｉｅｒ级数描述成为各简谐激励分量；ｂ．渐变激励，液压元件和系统因疲劳、磨
第３６卷第５期
２０１６年１ｕｒｎａｌｏｆＶｉｂｒａｔｉｏｎ。Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ＆Ｄｉａｇｎｏｓｉｓ
Ｖｏ１．３６Ｎｏ．５
Ｏｃｔ．２Ｏ１６
理论支撑。
动作，影响系统的可靠性和安全性，因此降低液压系
统的振动和噪声的研究已经成为当务之急的任务。由于液压柱塞泵的复杂性和特殊性，相关柱塞泵的振动特性分析的研究多限于定性的减振降噪试验和分析等引，导致液压柱塞泵定量的振动仿真分析
摘要
流量脉动会引起压力脉动，从而影响液压系统的工作性能，引起结构振动和辐射噪声，会造成液压元件和系
统的疲劳破坏，因此仿真分析流量脉动和压力脉动函数对于有效抑制液压柱塞泵的振动和正确设计液压柱塞泵具有重要价值。笔者针对液压泵系统进行定量的振动与噪声分析时所必须具备的激励函数，首先，详细分析了液压泵系统的运行特性，采用傅里叶（Ｆｏｕｒｉｅｒ）级数模拟液压泵系统激励函数；然后，建立了压力脉动函数模型；最后，模

基于AMESim的恒压力轴向柱塞泵动态特性仿真

ｂｙｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｗｈｅｎｔｈｅｒｅ８ｒｅｓｉｇｎｏｆｗｅａｒｆｏｒｔｈｅｐｏｓｉｔｉｏｎｐｕｍｐａｎｄ
ｓｙｓｔｅｍｆｌｕｘｃｈａｎｇｅ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｐｉｓｔｏｎｐｕｍｐ；Ｄｉｇｉｔａｌｍｏｄｅｌ；ＡＭＥＳｉｍ；Ｐｕｌｓａｔｉｏｎ；Ｗｅａｒ
恒压力轴向柱塞变量泵是在航空中应用较多的液压泵，主要应用于飞机的主液压系统。它可根据出口压力变化调整斜盘倾角来改变流量，并通过调整流量使出口压力保持在恒定状态，具有效率高、结构简单、体积小、功率系数高等优点。由于轴向柱塞泵的结构特点，液压泵在工作时会产生流量脉动，较小的流量脉动也会引起压力脉动；当系统所需流量较大如进行起落架收放时，液压泵出口压力会减小；泵长时间使用后，会因内部磨损导致泄漏量增大，使泵流量和压力不足，功率下降，影响系统的正常工作。
ＡＭＥＳｉｍ工程软件是一种新型的基于图形化的工程仿真软件，主要用于模拟控制对象的真实建模环境。运用该软件中的液压仿真库和机械仿真库可以充分考虑液压泵工作过程中的摩擦、泄漏和液压油的物理特性。
笔者在对轴向柱塞泵的工作原理分析的基础上，推导并建立了液压泵的数学模型，结合ＡＭＥＳｉｍ工程软件对某型航空用轴向柱塞泵进行建模，对泵的压力流量脉动及在负载变化和内部磨损两种情况下的压力流量变化进行了仿真分析。１恒压力轴向柱塞泵工作原理
（１５）
式中：ＲⅥ为吸油槽外侧所在圆半径；Ｒ亿为吸油槽内侧所在圆半径。
排油口过流面积的模型与吸油口过流面积的模型相同。３ＡＭＥＳｉｍ仿真模型建立３．１柱塞模型
如图２所示，柱塞模型由控制模型、运动转化模块、柱塞容积模型组成。柱塞容积模块由质量模块、容积模块和摩擦泄漏模块组成。质量模块模拟柱塞的惯性力，容积模块、摩擦泄漏模块模拟柱塞容积变化、泄漏流量和摩擦力。根据流量与斜盘倾角和转速的数学模型建立控制模块，将转子的转速信号和压力传感器的压力信号经压力调节机构模型转化为运动转化模块的输入信号；运动转化模块输出速度、位移和力参数至柱塞容积模块；柱塞容积模型输出柱塞流量、压力、摩擦力和泄漏流量等参数。

基于AMESim的液压柱塞泵的数字建模与流量脉动分析解读

1斜盘轴向轴塞泵的运动学分析
斜盘式轴向柱塞泵的典型结构如图1所示。
图1恒压变量泵主体结构
1.传动轴
2.法兰盘
3.泵体
4.泵壳
5.回程盘
6.变量头
7.恒压阀
8.弹簧
9.刻度盘10.变量活塞11.变量壳体12.下法兰
13.滑靴14.柱塞15.缸体16.配油盘17.骨架油封
斜盘式圆柱形缸体的柱塞泵主要包括2种主运动:①主轴带动缸体、柱塞和滑靴一起做绕主轴中心的旋转运动;②柱塞在缸体的柱塞腔内做往复
12
(Q max +Q min
×100%(5
式中
Q max、Q min———
最大和最小流量。δ的大小反应流量脉动的程度。2柱塞泵模型的建立
2.1
柱塞泵运动方程模型的建立
根据式(2,在AME S im中建立的柱塞运动模
型如图3所示。图中,输入为缸体转动角速度和斜盘角速度,输出为柱塞的线速度v ,k为柱塞泵的分度圆半径R ,x为斜盘倾角γ。
[5]KAHarrison,K A.Edge Reduction of Axial P iston P ump Pressure Rip -ple [J ].Journal of System and Control Engineering,2000,214(1:53-63.[6]Pettersson M,Weddflet K,Palmberg J -Q.Methods of Reducong Flow Ripple from Fluid Power Piston Pumps —A Theoretical Ap -proach [J ].S A E (Society of Automotive EngineersTransactions,1991,100(2:158-167.

柱塞泵多目标优化设计及 CFD 仿真分析

柱塞泵多目标优化设计及 CFD 仿真分析梁德栋;李毅波;潘阳;马俊【摘要】Pump noise is the main noise source of hydraulic systems.To improve characteristics of flow distribution of axial piston pumps,a noise reduction design is proposed.At first,the mathematical model of pressure and flow characteristics are established according to the mechanism of piston pump.The simulation result has shown that piston pump achieves better comprehensive performance at φ0＝4°.Then the non-dominated sorting genetic algorithmⅡ(NSGA-Ⅱ)is adopted to optim ize the structure of the triangular groove.An optimal solution(θ1＝16°,θ2＝85°)can be extracted by analyzing Pareto-optimal.At last,a CFD model is established,and the results obtained from the mathematical model are shown to be well in accordance with the results obtained from the CFD model.The deep causes for pressure pulsation and flow ripple of piston pump can be analyzed by visualization of CFD result.%液压泵噪声是液压系统的主要噪声源,针对轴向柱塞泵的流致振动噪声,提出一种改善泵配流特性的设计方案.首先,根据柱塞泵的工作原理对柱塞腔压力特性和泵出口流量特性准确建模并求解.通过分析压力冲击和流量脉动对错配角(φ0)的响应,得φ0＝4°为佳.利用一种多目标遗传算法(NSGA-Ⅱ),以减小压力超调量和流量脉动率为目标,对三角槽结构进行了优化;并获得该多目标优化问题的Pareto最优解集,通过对最优解集的分析知,深度角θ1＝16°且宽度角θ2＝85°时较为理想.最后,为了验证模型的正确性,建立流体域计算流体动力学(CFD)模型,对比两种模型计算结果发现吻合较好,能够相互验证.利用CFD分析结果可视化的特点,从柱塞泵流场的角度,进一步分析了泵压力冲击以及流量脉动产生的原因.【期刊名称】《计算力学学报》【年(卷),期】2018(035)003【总页数】6页(P350-355)【关键词】柱塞泵;压力冲击;优化;计算流体力学;可视化【作者】梁德栋;李毅波;潘阳;马俊【作者单位】中南大学高性能复杂制造国家重点实验室,长沙410083;中南大学轻合金研究院,长沙410083;中南大学高性能复杂制造国家重点实验室,长沙410083;中南大学轻合金研究院,长沙410083;中南大学高性能复杂制造国家重点实验室,长沙410083;中南大学高性能复杂制造国家重点实验室,长沙410083【正文语种】中文【中图分类】TP391.9;TH137.511 引言轴向柱塞泵是一种容积式泵，其依靠主轴转动带动柱塞往复运动实现柱塞腔的吸油和排油，从而为液压系统提供高压油液。

基于CFD的柱塞泵动态性能仿真分析

基于CFD的柱塞泵动态性能仿真分析作者：尹锦锋杨宏斌来源：《山东工业技术》2015年第06期摘要：该文以轴向柱塞泵的配流盘为研究对象，运用CFD技术对配流盘结构和尺寸参数对泵内部液体的动力学特性以及泵的输出性能的影响进行研究，得到配流盘阻尼槽结构与柱塞泵流量脉动及压力冲击的参数化关系，仿真模拟证明了计算流体力学进行轴向柱塞泵动态性能仿真的有效性。

关键词：柱塞泵，配流盘，CFD技术，三角槽0 前言轴向柱塞泵具有体积小、传递功率大（高压力和高转速）、变量控制方便、效率高、寿命长等优点，因此在现代工程机械液压系统中，几乎都采用轴向柱塞泵作为油源[1]。

该文运用CFD技术成功地搭建了基于计算流体力学的轴向柱塞泵动态性能仿真模型。

分析了配流盘卸荷槽尺寸对柱塞泵性能的影响，对其结构的优化设计有重要意义。

1 轴向柱塞泵的结构特点伴随着液压系统对齿轮泵高效率、高可靠性、高功率密度（高压、大排量）的发展要求，柱塞泵额定工作压力不断提高，高压或超高压柱塞泵配流过程中的油击和噪声问题已经严重限制了柱塞泵的发展[2]。

解决斜盘式轴向柱塞泵配流过程中的油击和噪声问题的主要解决方案为：在高、低压腔间隔的闭死密封区开卸荷槽，使得转子上吸满低压油的工作腔在进入高压排油区的过程中，油液压力均匀升高至排油压力，同等油液压力的液压油接触即不会产生油击现象；同理，转子上的工作腔完成排油历程后，使得工作腔内的油液压力均匀下降至吸油口油液压力。

因此，为解决斜盘式轴向柱塞泵配流过程中的油击和噪声问题，需研究配流盘的工作原理及其卸荷槽结构的设计方法。

2 建立轴向柱塞泵配流动态模型本模型的主要研究对象为轴向柱塞泵的配流盘结构和尺寸参数对泵内部液体的动力学特性以及泵的输出性能的影响，因此建模的重心放在配流盘的配流作用上[3]。

配流整体几何结构用UG建立，图1为轴向柱塞泵配流3D模型，模型设计为9柱塞式轴向柱塞泵。

3 基于Fluent的轴向柱塞泵配流性能分析运用网格划分软件对三角形卸荷槽区域的网格进行局部细化，以提高计算精度。

基于proe的柱塞泵建模及运动仿真_

基于pro/e的柱塞泵的建模及运动仿真[摘要] 柱塞泵是液压系统的一个重要装置。

在设计柱塞泵时对其建模与运动仿真是不可或缺的环节。

Pro/E软件是现今最成功的CAD/CAM软件之一，通过Pro/E 软件的建模与仿真不仅能准确的确定各组件的参数修正，还能更好的设计出各配合组件的最佳运动状态[1]。

本文介绍了Pro/E软件的功能，利用Pro/E软件从零件建模、装配、机构运动仿真几个方面来完成柱塞泵三维设计，并把三维图形转换成二维工程图。

[关键词] Pro/E；柱塞泵；建模；运动仿真；工程图Based on Pro/E of Displacement Pump Modeling andmotion simulation[Abstract] Displacement pump is an important equipment of hydraulic circuit. modeling and motion simulation are indispensable in the process of designing. The Pro / E software is one of the most successful CAD / CAM software by now.Through the modeling and motion simulation by Pro/E, the parameters of each module can be more precise, and it’s easier to design the optimal movement state of each module. This paper makes an introduction of employing Pro/E in the three dimensional modeling design of displacement pump. The design of displacement is mainly carried out in the aspects of module modeling, assembly design, and organization movement simulation. Finally, make the 3D into 2D engineering drawing.[Key words]Pro/E; Displacement Pump;Modeling; Motion Simulation；Engineering Drawing目录0 引言-------------------------------------------------------------11 Pro/E 软件简介---------------------------------------------------12 设计概述---------------------------------------------------------23 设计过程---------------------------------------------------------3 3.1 柱塞泵零件建模----------------------------------------------3 3.2 柱塞泵的虚拟装配-------------------------------------------11 3.3 柱塞泵机构运动仿真-----------------------------------------17 3.4 零件的三维模型图转换成二维工程图---------------------------22 结论---------------------------------------------------------------24 致谢语-------------------------------------------------------------25 参考文献-----------------------------------------------------------260 引言Pro/E（Pro/Engineer操作软件）是美国参数技术公司（Parametric Technology Corporation，简称PTC）的重要产品。

基于虚拟样机的轴向柱塞泵压力脉动特性研究

0暋引言
在液压系统中,液压泵被认为是主要的噪声源,而流体噪声在泵的整个噪声水平中占相当大的比例,一般被认为是主要的噪声激振源。由于柱塞泵出口压力的周期性变化而形成的压力脉动是引起流体噪声的重要因素,压力脉动引起液压振动 ,再经过系统介质和组件结构的传递 ,导致管道、泵壳振动 ,形成液压系统的结构噪声和空气噪声[1]。这种振动有时候还能产生谐振,谐振频率可以是基频的 2~3 倍或者更大。同时 ,液压回路的管道和阀类会传递液压泵的压力,在回路中产生波动 ,使泵产生共振 ,发出噪声。
根据对柱塞泵压力脉动的研究现状进行归纳可以发现,油液特性是重要的影响因素之一。而油液最重要的性质是其可压缩性和黏性,这两个性质对在动态工作下的液压系统影响极大。对于轴向柱塞泵这种高度液固耦合的系统,采用虚拟
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徐暋兵暋李春光暋张暋斌暋许书生
浙江大学流体传动及控制国家重点实验室 ,杭州 ,310027
摘要:介绍了虚拟样机技术在轴向柱塞泵仿真研究中的应用。借助虚拟样机技术并根据柱塞泵的物理模型参数,分别在 MSC.ADAMS和 AMESim 环境下构建了柱塞泵的动力学模型和液压模型。利用二者模型的底层接口,搭建了液固耦合的轴向柱塞泵虚拟样机模型。基于虚拟样机,研究了油液黏度、体积弹性模量对柱塞泵出口压力脉动特性的影响 ,得到了泵出口压力脉动幅值及脉动率随体积弹性模量增大而增大的线性关系,也总结出了泵出口压力脉动幅值及脉功率随油液黏度增大而增大但变化幅度逐渐减小的结论。

柱塞泵Amesim仿真过程

本讲结束!
取值 45 100
value of gain
0.05
Piston diameter
30
Rod diameter
5
chamber length at zero 50 displacement
characteristic flow rate at 20 maximum opening
corresponding pressure 100 drop
参数设置
2. 液压泵设计库模块
常用液压泵
2. 液压泵设计库模块
常用液压泵
排量公式： V Zd 2D tan
4
2. 液压泵设计库模块
常用原件
运动变换
角度传感器
柱塞
变化容积
3. 轴向柱塞泵仿真
柱塞运动单元
f(x)=tan(x)*sin(y)
R
x R tan cos v R tan sin
orifice diameter at
20
maximum opening
3. 轴向柱塞泵仿真
柱塞泵完整模型
液压泵的流量
3. 轴向柱塞泵仿真
接下来……
Practice,尝试：超级元件定义单柱塞腔流量曲线柱塞泵压力流量曲线
大作业：7柱塞柱塞泵模型！要求：排量100mL/rev; 负载压力：100bar
点位 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
入出口口角度
0 90 180 193 202 208 335 341 347 360
开度 0 0 0 0
0.3654 1 1
0.3654 0 0
出口和入口相位相差180°(等效为0-1数值)
注意：按照上表输入，建立input.data; output.data两个table，外部选择cyclic；可以将table保存，以后直接调用

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所以
（）当４
Ａ
＜ ≤
＝积
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时：
＝Ａｎｎｓ（１ — ａ（ｉｑ）ｐｎ￣
作者简介：卢菊仙，北京航空推敲天大学在读研究对于：
ｎ
溘－体秸动与控副
＋ｐ尺ｏｓ酗ｘｃｓｉ一ｎ
（）８
Ａ｝Ｅ＝Ｏ
２６第３０年期０
＝＋＋ａ（ＣＳ１一）善（Ａｔ０Ｏ＋１ｏｐｎ９［ｒ式中，施油腔Ｖ体积，为距。０角
ｑ＝ｔ（）ｃｓＡｏａｃｃｏ（ｒｎｒｏ（）３式中，ｑ表示泵的转速，整个泵的流量可以表示如
下：
ｎ
．
ｑＡｐａ（－ｔｎｒ
ｉ（ｎ
（）４
式中，为柱塞总数，处于出油腔的柱塞的总数是２２实际流量分析．对实际的泵源脉动仿真做如下处理。将活塞分为处于过渡区的活塞和非过渡区的活塞，于过渡区的活塞使用公式：处
维普资讯
第３总第ｌ期）期（６
２００６年５月
赢体动与控副
ＦｌｉｏｒＴａｍｉｓｏｎＣｎｍｌｕｄＰ・ｒｎｓｓｉｎａｄｏｔｗｅ
Ｎ．ＳｒｌＮ．６ｏ３ｅｉｏ１）（ａ
＝一
２流量分析
２１理想流量分析．理论流量就是只考虑泵的几何结构而不考虑
泵的泄漏和流体压缩性对流量影响时的泵源流量。
ｌｆ
㈣
ｄＶ￣）ｌ：ｑ】十十ｑ十
（）６
式中，负载流量，ｑ为ｑ从过渡区活塞流入的流为量，：第二活塞在过渡孔的节流流量，ｌ为非过ｑ为ｑ
数学表示如下：
ｄＶ
ｑｎ —
渡区泄漏流量，为非过渡区所有柱塞加上出油腔的总容积。
Ｖ＝ｏｔｎｃｃｓ￣）１Ｖ＋ｏａ（）ｏ（１Ａｒｒ（）７
收稿日期：０６０ — ９２０－２０
式中，为第１个柱塞相对与ｚ的角度，为轴ｏ为０时一个柱塞腔的名义容积
／￣
＝一
１仿真目标
首先对典型柱塞泵的泵源系统进行计算机仿真，得到理想的泵源压力、流量脉动的仿真曲线，而后在参考某型号歼击机的航空柱塞泵图纸及其相关资料的基础上，实际的泵源系统进行计算机仿对真，得到泵源压力、流量脉动的仿真曲线。最后通过对理想泵源系统仿真曲线和实际的泵源系统仿真曲线的对比分析，估了此型号歼击机泵源系统的评品质，给此泵源系统的改进设计提供参考依据。
Ｍａ，０６ｙ２０
航空柱塞泵源脉动建模与仿真
卢菊仙周汝胜焦宗夏
北京１０８００３）（京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北
摘要：该文对某型号歼击机柱塞泵的理论流量和实际流量进行了建模与仿真。对此航空柱塞泵源的脉动进行了仿真研究，为了更加准确地仿真泵源脉动，通过对这柱塞泵通油面积的详细计算，从而达到了更精确仿真泵源脉动的目的。最后对比分析了仿真曲线，给此泵源系统的改进设计提供了参考的依据。关键词：柱塞泵；流量脉动；航空；液压元件中图分类号：Ｈ１７Ｔ３文献标识码：Ｂ文章编号：（０６０ — ０７０３２０）３００ — ０
ｄＶ１
十ｑ】
）
（）５
式中，为过渡区流量，压油腔节流口流量，ｑｑ为
ｑ为过渡区泄漏流量，为过渡区柱塞容积。假设处于非过渡区的活塞中的压力均相等，则处于非过渡区的活塞使用公式：
引言
在液压系统中一般认为主要的振动来源是液压泵，航空液压系统的泵源大都是柱塞泵。柱塞泵由于其自身的结构以及油液的压缩性等因素必然存在着瞬时的流量脉动。由于泵内部或系统管路中不可避免地存在有液阻，量的脉动必然要引起压流力脉动，些脉动严重影响了输出流量品质，得这使系统工作不稳定、生噪音、响性能，产影当泵的脉动频率与液压油柱及管路的固有频率相当，就产生了谐振的条件，谐振时压力脉动可能很高，这对系统的构件有极大的潜在破坏性。因此，泵源脉动的对研究一直受到人们的高度重视。
式中，第ｎ个柱塞的几何流量，为第ｎ个柱ｑ为
塞腔的瞬时体积。
Ｖ＝ｏＡｒｎｃｃｓＶ＋ｔ（）（ｏａｒｏ（）２
式中，为斜盘倾角，。为为０时一个柱塞腔的名义体积，Ａ为单个柱塞的受压面积，为第ｎ个柱塞相对与ｚ轴的角度，为柱塞截面积。ｒ将式（）１和式（）２合并得：