偏心圆变量式高压大流量径向柱塞泵的动态流场的有限元分析

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柱塞泵泵头体有限元分析及结构优化

Abstract : The fluid end of t he plunger p ump was analyzed wit h t hree2dimensio nal finite element met hod , and t he dist ributio n law of st ress at t he fluid end was o btained. The st ruct ure of fluid end was optimized. It can be used in optimum design of ot her t ypes of shell part . Key words : plunger p ump ;fluid end ; st ress analysis ;finite element met hod
(4) :34323471 [ 2 ] 董家梅 ,王国丽. 高压注水泵泵头体强度及可靠性分析
[J ] . 石油机械 ,1995 ,23 (9) :26233. [ 3 ] 刑静忠 , 王永岗. ANS YS7. 0 分析实例与工程应用
[ M ] . 北京 :机械工业出版社 ,2004.
计算中各腔的压力都作为内表面垂直压力 ,且压力 p = 661 45 M Pa 。
1. 2. 2 约束条件
a) 泵头体底部固定在特种车辆上 ,所以模型底部 x 、y 、z 方向上都没有位移。
b) 根据对称性条件可知 , y oz 平面上不允许有 x 方向的位移。 1. 3 结果分析
第 37 卷第 10 期黄天成 ,等 :柱塞泵泵[122] ,因此分析计算时取单缸作为研究对象 ,根据单缸模型的对称性 ,取单缸的 1/ 2 (如图 2) 作为分析对象。

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。

柱塞泵资料——精选推荐

柱塞泵资料⼀油泵概述油泵是液压系统的动⼒机构，它将原动机（电动机、内燃机等）的机械能转变为液体的压⼒能。

油泵可以分为容积式和⾮容积室（蜗轮式）两种。

⾮容积式有离⼼泵、轴流泵等，利⽤⾼速旋转的叶轮使进⼝产⽣真空吸⼊液体，并在出⼝连续输出压⼒液体。

这种泵进⼝与出⼝相通，效率随液体粘度增加⽽降低，并且输出液体量随出⼝压⼒升⾼⽽显著减少。

容积式泵是通过⼀个封闭的空间容积的变化来实现吸油和压油的。

当这个封闭容积由⼩变⼤时进⾏吸油，由⼤变⼩时进⾏压油。

典型的为柱塞泵，柱塞从缸孔中拉出时吸油，压进时压油。

这种泵进⼝与出⼝是被隔开的，效率取决于隔开吸压油腔的各对运动零件间的结构⼯艺间隙及油液的粘度等。

粘度越⾼效率越⾼，输油量⼏乎保持不变（因效率略有影响，另外压⼒升⾼⾄18MPa，油液会被压缩1%）。

柱塞泵属容积式泵，CY型柱塞泵因柱塞分布同传动轴轴线相平⾏，故被称为轴向柱塞泵。

若柱塞分布同轴线相垂直则称为径向柱塞泵。

另外⼀些容积式泵有齿轮泵、叶⽚泵、螺杆泵等，其中只有叶⽚泵能够同柱塞泵⼀样制成变量的，其余只能是定量泵。

⽽且柱塞泵的效率也是最⾼的，柱塞泵中轴向柱塞泵⼜⽐径向柱塞泵的效率⾼。

齿轮泵、叶⽚泵等⼀般⽤于低压中⾼压（20MPa以下）及流量较⼩、功率较⼩的液压系统中，⽽对于⾼压或超⾼压及流量⼤、功率⼤的液压系统，⼀般是⽤柱塞泵。

⼆油泵如何实现变量轴向柱塞泵变量是通过改变柱塞⾏程（改变变量头偏⾓）；径向柱塞泵变量是通过改变定⼦偏⼼。

三油泵的供油和⾃吸柱塞泵具有⼀定的⾃吸能⼒，但⾃吸的⾼度不宜超过500mm，并且严禁在吸⼊管道上安装滤油器，吸⼊管道直径不⼩于推荐数值，另外⾃吸时⼀定要把泵先调⾄全偏⾓。

在转速超过1500rpm时，宜采⽤供油，供油压⼒为0.7MPa左右。

在开式系统中，供油泵的流量应为该泵的130%，在闭式系统中，供油泵的流量应为该泵的35%。

四油泵排量的影响因素油泵排量的计算公式（理论）：·zq = 2 R tg γ·πd24其中：q —排量（同以下⼏个要素都成正⽐）R —柱塞分布圆半径γ—斜盘偏⾓d —柱塞直径z —柱塞数五柱塞数为何多为奇数因为奇数柱塞的流量脉动频率⽐相邻的偶数柱塞的⼤⼀倍，但流量脉动的幅度（最⼤瞬间流量和最⼩瞬间流量的差）却⼩得多，并且流量不均匀系数随柱塞数的增加⽽减少。

高压径向柱塞泵连杆的有限元分析

书山有路勤为径，学海无涯苦作舟高压径向柱塞泵连杆的有限元分析为了提高径向柱塞泵的额定压力，在JBP-40 型径向柱塞泵的基础上进行改进，将额定压力由28MPa 提高到35MPa。

在高压下对该径向柱塞泵的连杆进行受力分析，并采用ANSYS 软件对其进行静力学有限元分析，验证其强度和刚度。

结果表明当额定压力提高到35MPa 时，连杆的强度和刚度是足够的，为高压径向柱塞泵的研究提供了依据。

引言径向柱塞泵是一种容积效率高、运转平稳、流量均匀性好、噪声低、工作压力高的新型液压元件。

我校所研制的新型变量径向柱塞泵目前属国内领先技术，但仍不能满足工程机械对高压径向柱塞泵的需求。

因此在节约成本、简化工艺的前提下，对该径向柱塞泵进行改进，将额定压力由28MPa 提升到35MPa，实现径向柱塞泵的高压化，是企业迫切需要解决的难题。

连杆作为径向柱塞泵的关键零件之一，承受压缩力及弯矩的共同作用，故决定在高压35MPa 下对JBP-40 型径向柱塞泵连杆进行有限元分析。

1、径向柱塞泵简介新型径向柱塞泵是一种轴配流径向柱塞泵，柱塞在转子(缸体)内成辐射状配置，滑靴与定子构成一对高速滑动摩擦副。

柱塞、转子柱塞孔和配流轴形成密闭容腔，当柱塞向外移动伸出时，密闭容腔增大并与配流轴的进油口相通，液压油液被吸入密闭容腔;当柱塞向内收缩时，密闭容腔减小并与配流轴的出油口相通，液压油液被排挤到出油口。

每转1 周，7 个柱塞各完成一次吸油和排油。

由大小控制柱塞控制定子的偏心距，通过改变偏心距的大小改变排量。

根据工况需要改变泵轴旋转方向时，液流进出油口也将改变。

JBP-40 型径向柱塞。

高压水泵关键零件柱塞的设计及其有限元分析

（3）
取 Df=128mm，则分布圆半径 R 为 64mm。验算泵的排量 qr 为 101.73ml/r，流量 q=101.73L/min，满足设计要求。
柱塞长度一般满足式（4）。
l ≥ l0+Smax+lmin
（4）
式中，l0 为柱塞最小留缸长度；Smax 为柱塞最大行程；
lmin 为柱塞最小外伸长度。由于水介质的润滑性能很差，
（2）确定柱塞的受力大小，简化受力模型，方便进行有限元分析。
（3）分析比较了 45 钢和 35 钢的屈服力和变形模拟情况，得出两者都能满足工作情况，但是 45 钢性能更加优异。
参考文献
[1] 焦素娟 . 纯水液压柱塞泵及溢流阀关键技术的研究 [D]. 杭州：浙江大学，2004.
[2] 石金艳，谢永超 . 斜盘倾角对柱塞运动影响的研究与分析 [J]. 流体传动与控制，2010，（5）：30-32.
滑靴的寿命。为了改善滑靴和斜盘之间接触应力过大的情
况，一般采用剩余压紧力方法，这样既可以保证滑靴有良
好的密封而不脱离斜盘，又避免压紧力过大而加剧磨损。
柱塞受力最复杂且受力值最大时，为压排海水状态，
此时高压区，最少有 4 个柱塞处于工作状态。假设输入功
率全部作用在这 4 个柱塞上，可得作用在每个柱塞上的驱
关键词：高压水泵关键零件柱塞有限元
纯水是一种绿色传动介质，用纯水作为工作介质，可以地满足现代社会对工程提出的环境保护要求，也是近几年来水压传动技术重新被人们青睐的根本原因。另外，随着新型材料研制应用以及精密加工技术的提高，基本克服了原有纯水液压传动存在易腐蚀、泄露、效率低以及噪声大等缺点，进入了现代液压发展的新时代。

19种泵的工作原理（动态图）及优点和缺点以及性能介绍《干货》

19种泵的⼯作原理（动态图）及优点和缺点以及性能介绍《⼲货》泵是输送流体或使流体增压的机械，主要⽤来输送⽔、油、矿浆、酸碱液、乳化液、悬乳液、⽓混合物和液态⾦属等，是矿业、化⼯和冶⾦等⾏业常见的输送设备，下⾯为⼤家整理了19种泵（齿轮泵、离⼼泵、螺杆泵、往复泵、活塞泵、液压柱塞泵、泥浆泵、⽓动隔膜泵、轴流管道泵、⾃吸泵、旋涡泵、⽔环式真空泵、罗茨真空泵、旋⽚式真空泵、⽓⽓增压泵、⽓液增压泵、蒸汽喷射泵）的动态⼯作原理和特点，以期对⼤家在泵的选型和使⽤⽅⾯有⼀定的帮助。

1齿轮泵⼯作原理：齿轮泵的两齿轮的齿相互分开，形成低压，液体吸⼊，并沿壳壁送到另⼀侧。

另⼀侧两齿轮互相合拢，形成⾼压将液体排出。

优点：结构简单紧凑、体积⼩、质量轻、⼯艺性好、价格便宜、⾃吸⼒强、对油液污染不敏感、转速范围⼤、能耐冲击性负载、维护⽅便、⼯作可靠。

缺点：径向⼒不平衡、流动脉动⼤、噪声⼤、效率低，零件的互换性差，磨损后不易修复，不能做变量泵⽤。

2离⼼泵⼯作原理：离⼼泵⼯作时，液体注满泵壳，叶轮⾼速旋转，液体在离⼼⼒作⽤下产⽣⾼速度，⾼速液体经过逐渐扩⼤的泵壳通道，动压头转变为静压头。

性能特点：⾼效节能：泵有⾼效的⽔⼒形线，⼯作效率⾼。

安装、维修⽅便：⽴式管道式结构，泵的进出⼝能象阀门⼀样安装在管路的任何位置及任何⽅向，安装维修极为⽅便。

运⾏平稳，安全可靠：电机轴和⽔泵轴为同轴直联、同⼼度⾼，运⾏平稳，安全可靠。

不锈钢轴套：轴的机封位置是相对易被锈蚀之处，直联式泵轴⼀旦被锈蚀，易造成机械密封失效。

采⽤镶配不锈钢轴套，避免锈蚀发⽣，提⾼了轴寿命，降低了运⾏维护成本。

轴承：泵所配电机中下轴伸端轴承采⽤封闭式轴承，正常使⽤时，免电机轴承的维护保养。

机封：机械密封基件⼀般选⽤橡胶波纹管结构，将传统机械密封中轴上密封由O形圈的线密封改为橡胶件的两道⾯密封，在清⽔介质时提⾼了密封效果。

3多级离⼼泵⼯作原理：多级离⼼泵与单级泵相⽐，其区别在于多级泵有两个以上的叶轮，能分段地多级次地吸⽔和压⽔，从⽽将⽔扬到很⾼的位置，扬程可根据需要⽽增减⽔泵叶轮的级数。

高压流体流动的输运行为研究

高压流体流动的输运行为研究引言高压流体流动的输运行为研究是流体力学和传热学等领域的重要研究方向之一。

高压流体的输运行为与许多领域密切相关，比如石油工程、化学工程、能源工程等。

本文将介绍高压流体流动的输运行为的研究方法、实验装置以及相关研究成果。

研究方法高压流体流动的输运行为研究通常包括数值模拟和实验两种方法。

数值模拟数值模拟是研究高压流体流动的输运行为的重要手段之一。

通过建立数学模型，利用计算机对流体的运动进行模拟和预测。

数值模拟的方法有很多，常用的有有限元法、有限体积法和有限差分法等。

在高压流体流动的输运行为研究中，常用的数值方法是有限元法。

有限元法是一种将连续体划分为离散子域的方法，通过求解一组代数方程来获得流体的数值解。

有限元法具有精度高、适用范围广、求解速度快的优点，因此在高压流体流动的输运行为研究中得到广泛应用。

实验实验是研究高压流体流动的输运行为的重要手段之一。

通过设计和搭建实验装置，观察和测量流体的运动和输送情况，以获得实验数据，并进行分析和研究。

在高压流体流动的输运行为研究中，常用的实验方法是管道流实验。

通过在实验装置中建立管道，并控制进口流速、出口压力等参数，观察流体在管道中的流动情况，并进行测量和分析。

实验装置在高压流体流动的输运行为研究中，常用的实验装置有高压容器、流量计、压力计等。

高压容器高压容器是进行高压流体流动实验的重要设备之一。

高压容器通常由强度高、耐压性好的材料制成，如不锈钢、铜等。

在实验中，可以通过控制容器的进口流速和出口压力来模拟真实工况的流动情况。

流量计流量计是测量流体流速的设备。

在高压流体流动实验中，常用的流量计有涡街流量计、电磁流量计等。

流量计可以通过测量流体通过装置的时间和体积来计算流速和流量。

压力计压力计是测量流体压力的设备。

在高压流体流动实验中，常用的压力计有压力传感器、压力表等。

压力计可以通过测量流体对器壁的压力来获得流体的压力信息。

相关研究成果高压流体流动的输运行为的研究已经取得了一些重要的成果。

液压与气压传动考试复习题1

液压与气压传动考试复习题一、填空题1.液压系统中的压力取决于（负载），执行元件的运动速度取决于（流量）。

2.液压传动装置由（动力元件）、（执行元件）、（控制元件）和（辅助元件）四部分组成，其中（动力元件）和（执行元件）为能量转换装置。

3.液体在管道中存在两种流动状态，（层流）时粘性力起主导作用，（紊流）时惯性力起主导作用，液体的流动状态可用（雷诺数）来判断。

4.在研究流动液体时，把假设既（无粘性）又（不可压缩）的液体称为理想流体。

5.由于流体具有（粘性），液流在管道中流动需要损耗一部分能量，它由（沿程压力）损失和（局部压力）损失两部分组成。

6.液流流经薄壁小孔的流量与（小孔通流面积）的一次方成正比，与（压力差）的1/2次方成正比。

通过小孔的流量对（温度）不敏感，因此薄壁小孔常用作可调节流阀。

7.通过固定平行平板缝隙的流量与（压力差）一次方成正比，与（缝隙值）的三次方成正比，这说明液压元件内的（间隙）的大小对其泄漏量的影响非常大。

8.变量泵是指（排量）可以改变的液压泵，常见的变量泵有（单作用叶片泵）、（径向柱塞泵）、（轴向柱塞泵）其中（单作用叶片泵）和（径向柱塞泵）是通过改变转子和定子的偏心距来实现变量，（轴向柱塞泵）是通过改变斜盘倾角来实现变量。

9.液压泵的实际流量比理论流量（大）；而液压马达实际流量比理论流量（小）。

10.斜盘式轴向柱塞泵构成吸、压油密闭工作腔的三对运动摩擦副为（柱塞与缸体）、（缸体与配油盘）、（滑履与斜盘）。

11.20号液压油在40℃时，其运动粘度的平均值约为（20）cSt。

12.相对压力又称（表压力），它是（绝对压力）与（大气压力）之差。

真空度是（大气压力与绝对压力之差）。

13.流体在作恒定流动时，流场中任意一点处的（压力）、（速度）、（密度）都不随时间发生变化。

14.流体流动时，有（层流）和（紊流）两种状态之分，我们把（雷诺数）作为判断流动状态的标准，对于光滑的圆型金属管道，其临界值大致为（2320）。

柱塞泵密封圈有限元分析汇总

有限元分析方法课程名称有限元分析方法题目柱塞泵密封圈接触应力的有限元分析学生姓名学号专业机械工程学院机械工程任课教师柱塞泵密封圈接触应力的有限元分析1. 橡胶密封圈的发展状况柱塞泵中的密封圈多采用V型橡胶密封圈，是典型的往复式柔性密封。

虽然人类对往复式柔性密封的研究有几十年的历史，但是至今对它的认识还很不够。

许多学者发现，在密封的往复行程中，在唇口与密封表面间有一层油膜，使摩擦系数下降。

60年代以后，随着流体动压润滑理论的发展，奥地利的H.Blok认为密封面的润滑问题可设想为滑动轴承流体动压润滑的逆问题，即假设已知压力分布，然后应用雷诺方程来计算油膜厚度、速度分布、剪切应力、泄漏量与摩擦力。

为求得密封表面合理的薄膜形状，首先需要解决的问题是密封柔性元件与刚性表面间的压力分布曲线。

可见，对于柱塞密封圈润滑机理的研究，首先应从柱塞与密封圈间接触应力的确定着手。

但是由于结构和载荷的复杂性，要求得理论解往往是很困难的。

采用有限单元法来计算橡胶密封圈与柱塞间的接触应力是一种有效的方法。

2. 柱塞密封圈的结构如下图1所示，柱塞1受到约束只能作直线往复运动；柱塞密封后压帽2对密封起压紧调节作用；密封体部分由三道橡胶密封圈7和三道PTFE垫环8相间叠置组成，这种结构能保证密封圈依次工作，即当第一道密封圈失去作用后，压差传至第二道密封圈，第二道密封圈也能够起到密封作用，从而提高总的寿命；支承环6是支承V型密封圈的重要部件；压环9的作用是给V型密封圈形成初始压缩量，使其与密封面充分接触，压环的端面宽度应该较腔体宽度稍小，它与柱塞间的间隙约为0.12～0.20mm，这样压力更好地作用于密封唇使其充分张开；密封函体上的小孔5是强制润滑油的入口。

这样可以对含有杂质的油进行过滤，进而起到一定的保护作用。

图1 密封结构及材料3. 橡胶的力学特性橡胶是一种近似不可压缩的高弹性材料，泊松比v随变形量的增加而减少，一般在0.4500~0.4999范围内变化。

基于虚拟样机的轴向柱塞泵柱塞有限元分析

ｘｕＢｎｉｇ，Ｌｈｎｕｎ，ＺＩＣｕｇａｇＨＡＮＧＪｎｕ，ＺｕｈｉＨＡＮＧＢｎｉ
（ｔｔｅａｏａｏｙｏｌｉｏｒＴａｓｓｉｎａｄＣｎｒｌＳａｅＫｙＬｂｒｔｒｆＦｕｄＰｗｅｒｎｍｉｓｏｎｏｔ，ｏ
ｔｅｐｒｓａｄｆｉｈｒｃｅｓｗｒｔｄｃｄｉｔｅｍｏｅ，ｔｕｈｉｕｌｒｔｔｐｆｐｓｎｐｍｐｃｕｄｗｒｓａｒａｕ．Ａｈａｔｎｕｄｃａａｔｒｅｅｉｒｕｅｎｏｔｄｌｈｓｔｅｖｒａｏｏｙｅｏｉｔｕｏｌｏｋａｅｌｍｐｌｎｏｈｔｐｏｐｓｌ－ｉｕｄａｄｒｉ－ｌｘｂｅｃｕｌｇｖｒａｒｔｔｐｆａｉｌｐｓｏｕｉｉｉｌｍｅｔｍｏｅｆｐｓｏｓｂｉ．ＴｅｓｒｓｏｉｌｉｎｉｄｆｉｌｏｐｉｉｏｌｏｏｙｅｏｘａｉｔｎｐｍｐｗｔｆｔｅｅｎｄｌｏｉｎｗａｕｌｄｑｇｅｎｔｐｈｎｅｔｔｈｔｅｓａｄｓｒｉｆｐｓｏｒｉｌｔｄＴｅｓｌｔｎｒｓｌｃｏｄｗｔｈｈｏｙａｄｐｏｉｅｒｆｒｎｅｆｒｓｕｔｒｍｐｏｉｇａｄｎｔｎｏｉｎｗｅｅｓｍｕａｅ．ｈｉａｉｅｕｔａｃｒｉｔｅｔｅｒｎｒｖｄｅｅｅｃｏｔｃｕｅｉｒｖｎｎａｔｍｕｏｓｈｒｐｒｏｍａｃｐｉｚｎｆｘａｉｔｎｐｍｐｅｒｎｅｏｔｆｍｉｉｇｏｉｐｓｕ．ａｌｏＫｅｗｏｄ：Ａｘａｉｔｎｐｍｐ；Ｖｉｕｌｒｔｔｐｙｒｓｉｌｓｏｕｐｔｒａｏｏｙｅ；ＦｎｔｌｍｅｔｄｌＳｒｓ —ｔｉｐｉｉｅｅｎｅｍｏｅ；ｔｅｓｓａｎｒ

高压清洗机柱塞泵的关键结构的有限元分析及结构优化

ＬＩＤｅｏ，ＷＵｅｐｎｂａＭｉｉｇ
（ｃｏｌｆｃａｉｌｎｉｅｉｇｉｇａｎｖｒｉ，Ｗｕｉｉｇｕ２４２Ｓｈｏｏｈｎｃｇｅｒ，ＪｎｎｎＵｉｅｓｙＭｅａＥｎｎａｔｘＪｎｓ１１２，Ｃｉａａｈｎ）
ｍｏｅｉｇｆｎｔｎ，ｔｅｐｓｏｕｆｉｈｐｅｓｒｌａｅｅａｔｆｈａｖｏｅｍｏｅｒｉａｅｗｓｅｔｂｉｈｄ，ａｄｔｅｓｄｄｌｕｃｉｎｏｈｉｔｎｐｍｐｏｇｒｓｕｅｃｅｎｒｋｙｐｒｏｅｖｌｅｃｒｄｌａｎｇａｓａｌｅｈｓｔｄｓｎｎｕｅｈ
Ａｂｓｒｔ：Ａｉｎｇａｈｈｒｃｅｉｔｃｆｌｗｅｉｂｉｔｆｅｉｔｎｇｉｔｎｐｕｆｐｅｓｒｃｅｎｅ，ａｔｐｏｉｉｓｔａｃｍｉｔｔｅｃａａｔｒｓｉｓｏｏｒｌａｌｙｏｘｓｉｇｈｉｈｐｓｏｍｐｏｒｓｕｅｌａｒｙｅｆｌｑｕｄｄｉ— ｉ
２１０２年７月
机床与液压
ＭＡＣＨＩＮＥＴＯ０Ｌ＆ＨＹＤＲＡＵＬＣＳＩ
Ｊ１２２ｕ．０１
Ｖｏ．０Ｎｏ１１４．４
第４０卷第１４期
Ｄ：１．９９ｊｉｓ．０１—３８．０２１．２ＯＩ０３６／．ｓｎ１０８１２１．４０３
高压清洗是目前世界上公认的最环保、最经济、
如图１示。所
Ｉ
最科学的清洁方式之一，适用于多种工作场合。高压清洗机通过内部的加压装置产生高压水流，当水流的冲击力大于污垢与物体表面之间的附着力时，污垢就会被剥离、冲走，从而达到清洗物体表面的目的。柱

三章第四节柱塞泵

第四节柱塞泵柱塞泵是靠柱塞在缸体中作往复运动造成密封容积的变化来实现吸油与压油的液压泵，与齿轮泵和叶片泵相比，这种泵有许多优点。

首先，构成密封容积的零件为圆柱形的柱塞和缸孔，加工方便，可得到较高的配合精度，密封性能好，在高压工作仍有较高的容积效率；第二，只需改变柱塞的工作行程就能改变流量，易于实现变量；第三，柱塞泵中的主要零件均受压应力作用，材料强度性能可得到充分利用。

由于柱塞泵压力高，结构紧凑，效率高，流量调节方便，故在需要高压、大流量、大功率的系统中和流量需要调节的场合，如龙门刨床、拉床、液压机、工程机械、矿山冶金机械、船舶上得到广泛的应用。

柱塞泵按柱塞的排列和运动方向不同，可分为径向柱塞泵和轴向柱塞泵两大类。

4.1径向柱塞泵1. 1.径向柱塞泵的工作原理径向柱塞泵的工作原理如图3—22所示，柱塞1径向排列装在缸体2中，缸体由原动机带动连同柱塞1一起旋转，所以缸体2一般称为转子，柱塞1在离心力的（或在低压油）作用下抵紧定子4的内壁，当转子按图示方向回转时，由于定子和转子之间有偏心距e，柱塞绕经上半周时向外伸出，柱塞底部的容积逐渐增大，形成部分真空，因此便经过衬套3（衬套3是压紧在转子内，并和转子一起回转）上的油孔从配油孔5和吸油口b吸油；当柱塞转到下半周时，定子内壁将柱塞向里推，柱塞底部的容积逐渐减小，向配油轴的压油口c压油，当转子回转一周时，每个柱塞底部的密封容积完成一次吸压油，转子连续运转，即完成压吸油工作。

配油轴固定不动，油液从配油轴上半部的两个孔a流入，从下半部两个油孔d压出，为了进行配油，配油轴在和衬套3接触的一段加工出上下两个缺口，形成吸油口b和压油口c，留下的部分形成封油区。

封油区的宽度应能封住衬套上的吸压油孔，以防吸油口和压油口相连通，但尺寸也不能大得太多，以免产生困油现象。

图3—22 径向柱塞泵的工作原理1—柱塞2—缸体3—衬套4—定子5—配油轴2.径向柱塞泵的排量和流量计算：当转子和定子之间的偏心距为e 时，柱塞在缸体孔中的行程为2e ，设柱塞个数为z ，直径为d 时，泵的排量为： V=4πd 22ez （3—27）设泵的转数为n ，容积效率为ηV ，则泵的实际输出流量为： q=4πd 22ezn ηV =2πd 2﹒ezn ηV （3—28）4.2轴向柱塞泵1.轴向柱塞泵的工作原理轴向柱塞泵是将多个柱塞配置在一个共同缸体的圆周上,并使柱塞中心线和缸体中心线平行的一种泵。

轴向柱塞泵缸体有限元分析开题报告

中北大学
毕业论文开题报告
学生姓名：曾一峰学号：0902034144 学院、系：机械工程与自动化学院
专业：工程装备与控制工程
设计题目：轴向柱塞泵缸体的有限元分析
指导教师:魏秀业副教授
2013 年 3 月 25 日
开题报告填写要求
1．开题报告作为毕业设计答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。

此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在系审查后生效；
2．开题报告内容必须用按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见；
3．学生写文献综述的参考文献应不少于15篇（不包括辞典、手册）。

文中应用参考文献处应标出文献序号，文后“参考文献”的书写，应按照国标GB 7714—87《文后参考文献著录规则》的要求书写，不能有随意性；
4．学生的“学号”要写全号（如020*******），不能只写最后2位或1位数字；
5. 有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 7408—94《数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法》规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。

如“2004年3月15日”或“2004-03-15”；
6. 指导教师意见和所在系意见用黑墨水笔工整书写，不得随便涂改或潦草书写。

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毕业设计开题报告。

轴向柱塞泵缸体的有限元分析

轴向柱塞泵缸体的有限元分析摘要：随着液压传动与控制技术的不断发展，对轴向柱塞泵的性能提出了更高的要求。

为研究、设计和开发高性能的轴向柱塞泵，单纯运用传统的物理实验法，费工费时，变更参数或条件困难，有时甚至无法实现。

本论文对轴向柱塞泵缸体进行有限元分析，为柱塞泵的设计提供理论基础。

论文对轴向柱塞泵的结构和工作原理，Pro/E、ANSYS等软件相关知识进行了分析。

在Pro/E 中建立了 SCY14-1B 轴向柱塞泵缸体的三维模型，对 Pro/E 和ANSYS的接口进行了分析讨论，选择较好的文件格式传输，完成 SCY14-1B 轴向柱塞泵几何模型的建立；用有限元分析软件 ANSYS 对 SCY14-1B 轴向柱塞泵的缸体进行了模态分析和结构静力学分析，得到其前 6 阶模态振型和具体的受力情况。

关键词：ANSYS，Pro/E，轴向柱塞泵，有限元分析The finite element analysis of axial piston pump cylinder Abstract:With the continuous development of hydraulic transmission and control technology, the performance of the axial piston pump is put forward higher request.For research, design and development of high performance of axial plunger pump, simply use the traditional physical experiment method, takes work, change the parameters or conditions difficult, sometimes impossible.In this paper, finite element analysis was carried out on the axial piston pump cylinder, providing theoretical basis for the design of the plunger pump.Papers on the structure of the axial piston pump and the working principle of Pro/E, ANSYS software knowledge is analyzed.In Pro/E established SCY14-1 b 3 d model of axial piston pump cylinder, interface of Pro/E and ANSYS are analyzed and discussed, choose a better file format transfer, complete SCY14-1 b axial plunger pump geometry model;Using finite element analysis software ANSYS SCY14-1 b of axial piston pump cylinder carried out modal analysis and the structure statics analysis, to get its six order modal vibration mode and stress of the concrete situation.Keywords: ANSYS，Pro/E，The axial plunger pump，Finite Element Method1 绪论 (4)1.1课题目的及意义 (1)1.2课题研究现状及发展 (2)1.3主要内容 (3)2 轴向柱塞泵的工作原理 (4)2.1组成 (4)2.2原理 (4)3 轴向柱塞泵几何建模 (5)3.1Pro/E简介 (6)3.2Pro/E的几何建模 (7)4 轴向柱塞泵缸体有限元分析 (10)4.1有限元法简介 (10)4.2 ANSYS简介 (11)4.2.1 ANSYS的发展 (11)4.1.2 ANSYS 的功能 (12)4.2静力学分析 (14)4.2.1 前处理和建模 (15)4.2.2加载求解 (21)4.3模态分析 (25)4.3.1模态分析概述 (25)4.3.2缸体的模态分析 (26)5 结论 (30)5.1总结 (30)5.2展望 (30)参考文献： (31)致谢 (34)1 绪论1.1课题目的及意义柱塞泵也是液压传动中使用最广的液压动力元件之一，从海洋中数万吨的大型船舶到工地上随处可见的行走车辆，从庞大的盾构机到小型挖掘机，从一般工业用的固定式机械到农业的收割机，从民用机械到军用武器，都可以见到柱塞泵的身影[1]。

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２０１５年５月
机床与液压
ＭＡＣＨＩＮＥＴＯＯＬ＆ＨＹＤＲＡＵＬＩＣＳ
Ｍａｙ２０１５
第４３卷第９期
Ｖｏ１．４３Ｎｏ．９
ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ４０
２．ＬａｎｚｈｏｕＴｅｒｒｙＨｙｄｒａｕｌｉｃＥｑｕｉｐｍｅｎｔＣｏ．，Ｌｔｄ．，ＬａｎｚｈｏｕＧａｎｓｕ７３００７０，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｖａｉｒａｂｌｅｅｃｃｅｎｔｉｒｃｒａｄｉａｌｐｉｓｔｏｎｐｕｍｐｉｓａｎｅｗａｎｄｈｉｇｈｌｙｅｎｅｒｇｙｅｉｃｆｉｅｎｔｏｎｅ，ｗｈｉｃｈｈａｓｂｅｅｎｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｔｈｅｈｙ — ｄｒａｕｌｉｃｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓｙｓｔｅｍｗｉｔｈｈｉｇｈｐｒｅｓｓｕｒｅａｎｄｌａｒｇｅｌｆｏｗｒａｔｅ．Ａｂｉｒｅｆｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎｗａｓｇｉｖｅｎｏｎａｎｅｗｖａｉａｒｂｌｅｅｃｃｅｎｔｒｉｃｒａｄｉａｌｐｉｓ —
ｏｆｉｎｔｅｒｎａｌｌｆｏｗｉｆｅｌｄｓｏｆｓｐｅｅｄａｎｄｐｒｅｓｓｕｒｅｏｆｔｈｅｐｕｍｐｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄｗｈｅｎｏｐｅｒａｔｅｄｓｔａｂｌｙｗｉｔｈｕｓｉｎｇｏｆｔｈｅｓｏｆｔｗａｒｅｏｆＦｌｕｅｎｔ－３Ｄ．ｂｙ
偏心圆变量式高压大流量径向柱塞泵的动态流场的有限元分析
李省，赵升吨，郭桐，范淑琴，董啸
（１．西安交通大学机械工程学院，陕西西安７１００４９；２．兰州泰瑞液压设备有限公司，甘肃兰州７３００７０）
ＦｉｎｉｔｅＥｌｅｍｅｎｔＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＤｙｎａｍｉｃＦｌｏｗＦｉｅｌｄｏｎＶａｒｉａｂｌｅＥｃｃｅｎｔｒｉｃＲａｄｉａｌＰｉｓｔｏｎＰｕｍｐｗｉｔｈＨｉｇｈＰｒｅｓｓｕｒｅａｎｄＬａｒｇｅＦｌｏｗＲａｔｅ
ｔｏｎｐｕｍｐ ’ Ｓｍｅｃｈａｎｉｃａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｏｐｅｒａｔｉｏｎｔｈｅｏｒｙ，ｗｈｉｃｈｈａｓ１１ｐｌｕｎｇｅｒｓ，ａｔｔｈｅｌｏｆｗｏｆ５００ｍＬ／ｒａｎｄｔｈｅｐｒｅｓｓｕｒｅｏｆ３５ＭＰａ．Ｔｈｅ
ＬＩＳｈｅｎｇ，ＺＨＡＯＳｈｅｎｇｄｕｎ，ＧＵＯＴｏｎｇ，ＦＡＮＧＳｈｕｑｉｎ，ＤＯＮＧＸｉａｏ
（１．ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ ’ ａｎＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ ’ ａｎＳｈａａｎｘｉ７１００４９，Ｃｈｉｎａ；
建立该泵的三维立体模型，采用有限元软件Ｆｌｕｅｎｔ一３Ｄ对该泵稳定工作时的内部的速度场和压力场的动态特性进行分析，得
到了该柱塞泵稳定工作时的内部的压力场、速度场分布图。依据仿真结果，对泄压槽的结构做了优化改进，改进后的有限元分析结果表明，该泵的压力冲击现象得到明显改善。关键词：液压传动；径向柱塞泵；压力场；速度场中图分类号：ＴＨ１３７．５１文献标志码：Ａ文章编号：１００１ — ３８８１（２０１５）９－１３６ — ５
摘要：偏心圆变量式径向柱塞泵是一种高效节能新型液压泵，已被成功应用于大流量高压液压传动系统中。介绍了１１
个柱塞偏心圆变量式的一种新型径向柱塞泵（３５ＭＰａ、５００ｍＬ／ｒ）的工作原理及其机械结构，利用三维建模软件Ｐｒｏ／Ｅ，
ｔｈｒｅｅ — ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ（３一Ｄ）ｍｏｄｅｌｓｏｆｔｈｅｐｕｍｐｗｅｒｅｂｕｉｌｔｗｉｔｈｔｈｅａｉｄｏｆｔｈｅ３－ＤｍｏｄｅｌｉｎｇｓｏｔｆｗａｒｅＰｒｏ／Ｅ．Ｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｃｈｒａａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ