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)

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1 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

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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。进、排油口模型如图1. 2所示。

图1. 2 进、排油口模型

1.3 超级模型

为使建立的模型得以简化，把所建立的柱塞和配油盘模型进行封装，做成超级元件。建立的超级元件如图1. 3所示。

图1. 3 超级元件模型

3

1.4 主泵模型

主泵的仿真参数如所列，主泵模型如图1. 4所示。

表1. 1

仿真参数

参数取值constant value 45

shaft speed 100

value of gain 0.05

piston diameter 30

rod diameter 5 chamber length at zero

displacement

50

characteristic flow rate

at maximum opening

20 corresponding pressure drop 100 orifice diameter at maximum

opening

20

图1. 4 主泵模型

4

2 仿真结果

2.1 单个柱塞仿真结果

根据所设定的单个柱塞腔模型，单个柱塞进出油口信号为交替进行，进、出油口数据如所列，进、出油口的信号如图2. 1所示。活塞位移如图2. 2所示。

表2. 1

进出油口位置数据

出口入口

点位角度开度点位角度开度

1 0 0 1 0 0

2 1

3 0 2 90 0

3 22 0.365

4 3 180 0

4 28 1 4 193 0

5 155 1 5 202 0.3654

6 161 0.3654 6 208 1

7 167 0 7 335 1

8 180 0 8 341 0.3654

9 270 0 9 347 0

10 360 0 10 360 0

图2. 1 进、出油口信号

5

图2. 2 活塞位移

2.2 主泵仿真结果

根据所设定的主泵模型，共采用七个柱塞，柱塞初始位置分别如表2. 2所列。主泵排量曲线如图2. 3所示。负载压力如图2. 5所示。

表2. 2 柱塞泵位置

柱塞编号初始相位

1 0

2 52

3 104

4 156

5 208

6 260

7 312

6

图2. 4 主泵排量曲线

图2. 5 负载压力曲线

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