恒压变量泵性能分析
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恒压变量泵的仿真分析
小组成员：闫桂山 宋旭通 孙永海 张 帅 指导老师：权凌霄
目录
• • • • 课题研究背景 恒压变量泵概况 工作原理分析 数学建模及设计计算 • SolidWorks三维建模
• • • •
AMESim仿真分析 Matlab仿真分析 课题结论 心得体会
课题研究背景
源自文库恒压变量泵发展的背景
数学建模——动态数学模型
• 液压缸前腔连续方程 • 三通阀流量方程 • 三通控制阀芯的运动 微分方程 • 泵的理论流量方程 • 油泵输出压力特性 • 液压缸前腔连续方程 • 三通阀流量方程 • 三通控制阀芯的运动微分 方程 • 斜盘的力矩方程 • 变量活塞运动微分方程 • 柱塞腔压力 • 阻尼间隙流量方程
恒压变量泵的改进和发展—第1代
第一代PCY14—1B 恒压变量泵
结构特点 • 1) 恒压阀不工作时，泵的排量最大 • 2)恒压阀为一独立部件 • 3)当恒压阀开启时，变量活塞上腔放油，变量活 塞向上运动，泵的排量减小，实现恒压变量。
• 主要缺点如下: • 1)恒压阀装在下法兰里面，通用性较差 • 2)恒压阀制造工艺较复杂，制造成本较高， 泵价格较贵。 • 3)由于有常泄口，故能量损失大，特别在保 压系统中，系统容易发热。 • 4)恒压阀阀芯直径大，当泵变量时，容易引 起恒压特性不稳定，引发系统振荡。
变量泵进行了数学建模和matlab仿真分析，研究了调定弹簧
刚度及泵转速等因素对其性能的影响。
心得
• 闫桂山:充分的锻炼了自己 独立思考能力和团队协作 能力 • 张帅:对柱塞变量泵有了更 深入的认识， 为以后工 作奠定一个好的基础
• 宋旭通:使我懂得了理论与
实际相结合是很重要的
• 孙永海:丰富了我们课外相
恒压变量泵的改进和发展--第2代
第二代恒压变量泵克服了第一代
恒压变量泵的缺点 存在问题有： 1)泵变量机构和恒压阀内一些阻 尼设计存在缺陷，恒压特性容易 产生不稳定，特别是泵在小排量 保压时容易引发振荡。
2)缺少远程调压和其他变型的品
种。
恒压变量泵的改进和发展--第3代
主要优点是噪声低，转速高、 自吸能力好、可靠性高、重 量轻。 第三代恒压变量泵的变量液 压原理其基本功能类似于溢 流阀。
泵的变量机构位移曲线
泵的流量变化曲线
恒压变量泵的matlab仿真分析
转速对系统性能的影响
(1)泵转速对动态特性的影响
• 泵转速越大，使系统的动作灵 敏提高，速度加快，同时泵转
速越大，出现超调量，甚至系
统会趋于不稳定，若泵转速太 小，又会使系统的动作缓慢。 (2)泵转速对稳态特性的影响 • 在系统稳定的情况下，泵转速 增大，稳态误差就会减少，以 此来提高控制精度。
恒压变量泵的测绘
SolidWorks三维建模
SolidWorks二维图纸
SolidWorks装配体爆炸视频
工作原理分析
• 恒压变量泵由恒压阀，变量机构和泵主体 三部分组成。
数学建模——静态特征方程
三通阀的流量方程 控制阀芯力平衡方程 变量活塞力平衡方程 变量活塞阻尼间隙流量方程
设计计算——主要零部件设计
• 轴向柱塞泵主要性能参数确定 • 主要零部件设计 ： 柱塞设计 滑靴设计 配油盘设计 缸体设计 柱塞回程机构设计
设计计算——主要零部件受力分析
柱塞受力分析 滑靴受力分析 配油盘受力分析
AMESim仿真分析
泵的出口压力曲线 电磁比例溢流阀电流信号
恒压变量泵的国外研究现状
•
•
国外一些液压公司也有十分成熟的恒压变量泵可供选用，例如力士乐、 威格士、丹尼逊等。
主要优点为响应速度快、结构紧凑、工作可靠、重复性好、寿命长。
恒压变量泵简介
• 恒压变量泵是通过调定调压弹簧设定工作压力、 改变斜盘倾角实现变量的，变量系统的被控对象 是斜盘组件，变量调节机构属于阀控缸式液压动 力机构。 • 其变量控制方式是利用泵的出口压力作为反馈信 号，与调压弹簧调定值进行比较，然后再通过变 量机构的位置控制作用来调节泵的排量，使泵的 压力恒定。 • 系统压力由负载决定，而由恒压泵加于限定。
调压弹簧刚度的影响
• 从上图可以得到不同Ks 值下系统压力的静、动 态响应特性指标：
在给定条件下，调
压弹簧刚度越大，上升 时间越长，超调越小； 相反，调压弹簧刚度越 小，上升时间越短，超
调越大。
所做工作
• 了解了各种恒压变量泵的工作原理和控制策略，并对25ml/r 恒压变量泵主体结构及变量机构进行了设计和分析。进行了 AMEsim软件仿真分析，通过solidworks软件对恒压变量泵 进行了三维建模以及关键部件的二维图纸设计。 • 另外，小组成员积极拓展思路，对液压实验室PCY14-1B斜 盘式恒压变量柱塞泵进行了测绘以及三维动画仿真，对恒压
关知识的积累，更激发了
我们对所学知识具体应用
领域探索的欲望
鸣谢
THANKS! 感谢 实验室全体老师 师兄师姐 热情指导和谆谆教诲！
20世纪70年代初，世界上发生第一次石油危机。为了节省能源，恒压变量 泵应运而生。
恒压变量泵的国内研究现状
• • • 70年代中期，我国引进德国的1700轧机上已经大量应用力士乐公司的A1 系列恒压变量泵。 我国在1980年开始研制PCY恒压变量泵，到目前为止，我国PCY恒压变量 泵的发展已经经过了3代的历史。 我国的恒压变量泵噪声低、转速高、自吸能力好、可靠性高、重量轻等 优点。
小组成员：闫桂山 宋旭通 孙永海 张 帅 指导老师：权凌霄
目录
• • • • 课题研究背景 恒压变量泵概况 工作原理分析 数学建模及设计计算 • SolidWorks三维建模
• • • •
AMESim仿真分析 Matlab仿真分析 课题结论 心得体会
课题研究背景
源自文库恒压变量泵发展的背景
数学建模——动态数学模型
• 液压缸前腔连续方程 • 三通阀流量方程 • 三通控制阀芯的运动 微分方程 • 泵的理论流量方程 • 油泵输出压力特性 • 液压缸前腔连续方程 • 三通阀流量方程 • 三通控制阀芯的运动微分 方程 • 斜盘的力矩方程 • 变量活塞运动微分方程 • 柱塞腔压力 • 阻尼间隙流量方程
恒压变量泵的改进和发展—第1代
第一代PCY14—1B 恒压变量泵
结构特点 • 1) 恒压阀不工作时，泵的排量最大 • 2)恒压阀为一独立部件 • 3)当恒压阀开启时，变量活塞上腔放油，变量活 塞向上运动，泵的排量减小，实现恒压变量。
• 主要缺点如下: • 1)恒压阀装在下法兰里面，通用性较差 • 2)恒压阀制造工艺较复杂，制造成本较高， 泵价格较贵。 • 3)由于有常泄口，故能量损失大，特别在保 压系统中，系统容易发热。 • 4)恒压阀阀芯直径大，当泵变量时，容易引 起恒压特性不稳定，引发系统振荡。
变量泵进行了数学建模和matlab仿真分析，研究了调定弹簧
刚度及泵转速等因素对其性能的影响。
心得
• 闫桂山:充分的锻炼了自己 独立思考能力和团队协作 能力 • 张帅:对柱塞变量泵有了更 深入的认识， 为以后工 作奠定一个好的基础
• 宋旭通:使我懂得了理论与
实际相结合是很重要的
• 孙永海:丰富了我们课外相
恒压变量泵的改进和发展--第2代
第二代恒压变量泵克服了第一代
恒压变量泵的缺点 存在问题有： 1)泵变量机构和恒压阀内一些阻 尼设计存在缺陷，恒压特性容易 产生不稳定，特别是泵在小排量 保压时容易引发振荡。
2)缺少远程调压和其他变型的品
种。
恒压变量泵的改进和发展--第3代
主要优点是噪声低，转速高、 自吸能力好、可靠性高、重 量轻。 第三代恒压变量泵的变量液 压原理其基本功能类似于溢 流阀。
泵的变量机构位移曲线
泵的流量变化曲线
恒压变量泵的matlab仿真分析
转速对系统性能的影响
(1)泵转速对动态特性的影响
• 泵转速越大，使系统的动作灵 敏提高，速度加快，同时泵转
速越大，出现超调量，甚至系
统会趋于不稳定，若泵转速太 小，又会使系统的动作缓慢。 (2)泵转速对稳态特性的影响 • 在系统稳定的情况下，泵转速 增大，稳态误差就会减少，以 此来提高控制精度。
恒压变量泵的测绘
SolidWorks三维建模
SolidWorks二维图纸
SolidWorks装配体爆炸视频
工作原理分析
• 恒压变量泵由恒压阀，变量机构和泵主体 三部分组成。
数学建模——静态特征方程
三通阀的流量方程 控制阀芯力平衡方程 变量活塞力平衡方程 变量活塞阻尼间隙流量方程
设计计算——主要零部件设计
• 轴向柱塞泵主要性能参数确定 • 主要零部件设计 ： 柱塞设计 滑靴设计 配油盘设计 缸体设计 柱塞回程机构设计
设计计算——主要零部件受力分析
柱塞受力分析 滑靴受力分析 配油盘受力分析
AMESim仿真分析
泵的出口压力曲线 电磁比例溢流阀电流信号
恒压变量泵的国外研究现状
•
•
国外一些液压公司也有十分成熟的恒压变量泵可供选用，例如力士乐、 威格士、丹尼逊等。
主要优点为响应速度快、结构紧凑、工作可靠、重复性好、寿命长。
恒压变量泵简介
• 恒压变量泵是通过调定调压弹簧设定工作压力、 改变斜盘倾角实现变量的，变量系统的被控对象 是斜盘组件，变量调节机构属于阀控缸式液压动 力机构。 • 其变量控制方式是利用泵的出口压力作为反馈信 号，与调压弹簧调定值进行比较，然后再通过变 量机构的位置控制作用来调节泵的排量，使泵的 压力恒定。 • 系统压力由负载决定，而由恒压泵加于限定。
调压弹簧刚度的影响
• 从上图可以得到不同Ks 值下系统压力的静、动 态响应特性指标：
在给定条件下，调
压弹簧刚度越大，上升 时间越长，超调越小； 相反，调压弹簧刚度越 小，上升时间越短，超
调越大。
所做工作
• 了解了各种恒压变量泵的工作原理和控制策略，并对25ml/r 恒压变量泵主体结构及变量机构进行了设计和分析。进行了 AMEsim软件仿真分析，通过solidworks软件对恒压变量泵 进行了三维建模以及关键部件的二维图纸设计。 • 另外，小组成员积极拓展思路，对液压实验室PCY14-1B斜 盘式恒压变量柱塞泵进行了测绘以及三维动画仿真，对恒压
关知识的积累，更激发了
我们对所学知识具体应用
领域探索的欲望
鸣谢
THANKS! 感谢 实验室全体老师 师兄师姐 热情指导和谆谆教诲！
20世纪70年代初，世界上发生第一次石油危机。为了节省能源，恒压变量 泵应运而生。
恒压变量泵的国内研究现状
• • • 70年代中期，我国引进德国的1700轧机上已经大量应用力士乐公司的A1 系列恒压变量泵。 我国在1980年开始研制PCY恒压变量泵，到目前为止，我国PCY恒压变量 泵的发展已经经过了3代的历史。 我国的恒压变量泵噪声低、转速高、自吸能力好、可靠性高、重量轻等 优点。