基于虚拟样机的轴向柱塞泵柱塞副仿真分析

文章编号:1673-5196(2010)03-0031-07

基于虚拟样机的轴向柱塞泵柱塞副仿真分析

徐兵,张军辉,杨华勇

(浙江大学流体传动及控制国家重点实验室,浙江杭州310027)

摘要:采用虚拟样机技术对轴向柱塞泵柱塞副进行仿真分析,介绍虚拟样机子模型,通过软件接口实现子模块之间数据传递,实现柱塞副仿真模型的液固耦合和刚柔耦合;建立试验平台,通过试验测试结果验证模型的正确性,证明轴向柱塞泵虚拟样机仿真平台对轴向柱塞泵设计有很强的指导作用.仿真分析柱塞泵负载压力等级、斜盘倾角以及柱塞副间隙对柱塞副性能的影响,表明柱塞副设计是限定轴向柱塞泵压力等级和最大斜盘倾角的重要因素,适当减小间隙油膜厚度可以降低柱塞副泄露损失和摩擦损失,并有助于提高柱塞副油膜承载能力.

关键词:虚拟样机;轴向柱塞泵;柱塞副

中图分类号:T H137.51文献标识码:A

Simulative analysis of piston-cylinder pair of axial piston pump

based on virtual prototype

XU Bing,ZH ANG Jun-hui,YANG Hua-yong

(State Key Lab oratory of Fluid Pow er T ransmis sion and Control,Zh ejiang University,H angzhou310027,China)

Abstract:Sim ulative analy sis o f piston-cylinder pair o f ax ial piston pum p w as perfo rmed w ith virtual pro-totype technique.T he sub-models of v ir tual prototype w er e introduced.The data transfer am ong the sub-m odels w as realized w ith softw are interface.T he liquid-so lid coupling and rigidity-flex ibility coupling o f piston-cylinder pair mo del w ere achieved a co-simulatio n m odel called as virtual proto ty pe.T hen sev eral related test rigs w ere built up.T he corr ectness of the m odel w as verified by the measurem ent result of the test and the ex perimental result also dem onstrated that the virtual pro to ty pe sim ulation could be used to g uide the design of ax ial pisto n pum ps and to analyze the influence of loading pressure,inclined ang le o f swash plate and clearance betw een piston and bushing o n the perform ance of pisto n-cy linder pair.It w as sho wn that the desig n of piston-cy linder pair w as the key influencing to facto r limit the pressure level and m ax imum sw ash plate ang le.A slig ht r eductio n o f the thickness of oil film betw een piston and cy linder could result in reductio n o f leakag e and friction of piston-cylinder pair and improve of the bearing capability of the oil film.

Key words:v irtual prototy pe;ax ial piston pump;pisto n-cy linder pair

轴向柱塞泵是液压领域结构最复杂、技术含量最高的液压元件,各部件之间运动关系复杂,并且存在大量的非线性环节的耦合[1].传统的分析方法存在大量的简化,分析结果与实际相差甚远.

虚拟样机技术是随着计算机仿真技术进步出现

收稿日期:2010-04-16

基金项目:国家/8630高技术产业化研究项目(2007AA041803),上海市重点实验室开放课题基金(M SV-2009-02),

/十一五0科技支撑计划项目(2006BAF01B03-01)作者简介:徐兵(1971-),男,浙江杭州人,教授,博导.的一项新生的工程技术,利用多领域的建模工具,完全按照对象最本质的因素建模,保证模型无限接近于物理样机,因此对虚拟样机的仿真评估可以代替对物理样机总体性能的评估,改变传统设计中的试错法,缩短产品开发周期,降低开发成本[2].德国亚琛(Aachen)工大的IFA S试验室,Rex roth、Eaton、Parker等国际大公司先后把虚拟样机技术引入到轴向柱塞泵的研发中[3-5],对轴向柱塞泵进行优化设计,提高轴向柱塞泵的工作性能参数和寿命.

柱塞的往复运动实现轴向柱塞泵的吸油和排

第36卷第3期2010年6月

兰州理工大学学报

Journal of L anzhou U niversity o f T echnolog y

V ol.36N o.3

Jun.2010