軸向柱塞泵流量特性的傳統(tǒng)分析方法沒有考慮油液的泄漏、可壓縮性及經(jīng)阻尼槽的倒灌等因素的影響,由此得出的結(jié)論與實(shí)際情況相差甚遠(yuǎn)。本文綜合考慮這些主要影響因素,建立了流量特性方程作了仿真分析惕橙。仿真結(jié)果表明,相鄰值的奇偶數(shù)柱塞泵的流量脈動(dòng)系數(shù)相差無(wú)幾,且流量脈動(dòng)頻率與柱塞數(shù)的奇偶性無(wú)關(guān)。

1 軸向柱塞泵理論流量

圖1中,軸向柱塞泵(以斜盤式為例)的理論輸出流量為:

(1)

式中:α—柱塞周期角钉跷；

R—柱塞分布圓半徑告岸；d—柱塞外徑；

β—斜盤傾角册榔；ω—缸體角速度指模。

由式(1)作出的流量波形見圖5、圖6瘤薪。由此知奇數(shù)柱塞泵脈動(dòng)周期角為α/2,而偶數(shù)柱塞泵流量脈動(dòng)周期角為α,且奇數(shù)柱塞泵的流量均勻性優(yōu)于偶數(shù)柱塞泵枝玩。如上結(jié)論是在不計(jì)油液可壓縮性、泄漏和排液區(qū)間為半平面的條件下得出的揽仔。分析軸向柱塞泵的實(shí)際工況(見圖1覆厦、圖2)知,由于預(yù)壓縮角Δφ的存在,排液區(qū)間并不是半平面,這是一；其二是當(dāng)泵工作壓力較高時(shí),油液可壓縮性及泄漏等因素是不可忽視的琅戏。因而在理論上進(jìn)一步研究軸向柱塞泵的流量特性是必要的们袜。

圖1 軸向柱塞泵(斜盤式)工作原理簡(jiǎn)圖

圖2 帶卸荷槽對(duì)非稱配流盤

2 實(shí)際流量及仿真分析

實(shí)際工況下(見圖2、圖3),由于預(yù)壓縮角及泄漏等因素的存在,輸出流量并非如式(1)所述。分析知,柱塞—缸孔堰怜、配流盤—缸體端面球垂、滑靴—斜盤之間存在著泄漏,且在排液柱塞的缸體孔與配流盤阻尼槽接通期間內(nèi),高壓油液倒灌入柱塞腔內(nèi)形成倒流現(xiàn)象。因而軸向柱塞泵的實(shí)際流量必須考慮如上諸因素钻蔑。在0φΔφ時(shí),與A缸有關(guān)的各流量如下:

圖3 柱塞腔油液的三種主要泄漏

圖4 減振三角槽結(jié)構(gòu)

柱塞排油量Qd

(2)

通過阻尼槽的倒灌流量Qs

(3)

Ct—流量系數(shù):

At—缸體孔與減振三角槽形成的節(jié)流孔的過流面積,減振槽的結(jié)構(gòu)(見圖4)啥刻；

At=φ2R2tanθ1tan(θ2/2)；

p—柱塞腔中油液壓力咪笑；

pd—排油壓力郑什；

ρ—油液密度。

柱塞與柱塞孔間泄漏Q1

(4)

式中:δ1—柱塞與缸體配合間隙蒲肋；

μ—油液動(dòng)力粘度蘑拯；

l1—柱塞在缸體內(nèi)含接長(zhǎng)度,l1=l0+(1-cosφ).Rtanβ,l0為柱塞處于上死點(diǎn)時(shí),在缸內(nèi)最小含接長(zhǎng)度；

ε—偏心率,由此造成的影響可取平均值1+1.5ε2=1.75兜粘；

υ—柱塞與缸體相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度申窘；

p0—泵回油壓力。

滑靴底部油室泄漏Q2

(5)

式中:δ2—滑靴斜盤間油膜厚度孔轴；

r2剃法、r1—滑靴封油帶內(nèi)、外半徑路鹰；

Cp—壓降系數(shù)贷洲。

缸體油窗孔與配流盤間泄漏Q3

(6)

式中:αf—缸體腰形孔角；

δ3—缸體配流盤間油液厚度议幻；

R1,R2—配流盤內(nèi)封油帶的內(nèi)诀次、外半徑；

(7)

滑靴底部油室泄漏Q5

(8)

缸體油窗孔與配流盤間泄漏Q6

(9)

泵實(shí)際瞬時(shí)流量應(yīng)該等于理論流量減去各相關(guān)的泄漏及倒灌流量,其實(shí)際瞬時(shí)流量Qr如下:

(10)

要對(duì)式(10)求解,需先求出過渡柱塞腔中的油液壓力,由液壓流體力學(xué)可建立過渡柱塞腔中的油液壓力特性方程如下:

(11)

式中:V=φ角度時(shí)缸內(nèi)容積,V=V0+πd2Rtanβ(1+cosφ)/4,V0為缸內(nèi)無(wú)效容積,求解見文獻(xiàn)〔3〕薯荷。

3 實(shí)際瞬時(shí)流量的仿真及結(jié)果分析

為了更形象直觀地看出軸向柱塞泵實(shí)際瞬時(shí)流量變化特性,以式(10)凳慈、式(11)為基礎(chǔ)建立數(shù)學(xué)模型,以某國(guó)產(chǎn)九柱塞泵的主要參數(shù)為仿真參數(shù),對(duì)瞬時(shí)流量作仿真分析。

九缸柱塞泵的主要參數(shù)為:公稱壓力p=32MPa,排量,q=40mL/r,斜盤傾角β=16°,柱塞數(shù)Z=9,轉(zhuǎn)速為1500r/min戒舆。其它尺寸如下(其中長(zhǎng)度單位為mm):δ1=δ2=δ3=0.015氨缅；R1=26.2；R2=29睦柏；R3=36妖局；R4=39；R=32.5赶馍；Rf=30细企；r1=15；r2=18.5恰岳；d=17吗浩；l0=30建芙；dpch=6.8；lpch=42懂扼；lmin=11禁荸；af=34.5°；Tw=8阀湿；θ1=15°赶熟；θ2=60°；Δφ=18°陷嘴；Ct=0.8映砖；Cp=0.8。

由于目前尚無(wú)偶數(shù)柱塞泵上市,本文取柱塞直徑為原直徑的9/8,即d=18,缸體腰形孔角取αf=35°,而其他參數(shù)不變,作為八柱塞泵的仿真參數(shù)灾挨。仿真曲線見圖5邑退、圖6。

圖5 九柱塞泵的瞬時(shí)流量仿真曲線

圖6 八柱塞泵的瞬時(shí)流量仿真曲線

由仿真計(jì)算得到:當(dāng)柱塞數(shù)Z=9時(shí),其實(shí)際流量脈動(dòng)系數(shù)為44.46%,當(dāng)柱塞數(shù)Z=8時(shí),其實(shí)際脈動(dòng)系數(shù)為45.45%,這與其相應(yīng)的理論值1.52%和7.61%差別是很大的劳澄。

R3地技、R4—配流盤外封油帶的內(nèi)、外半徑秒拔。

當(dāng)A缸轉(zhuǎn)過Δφ后,為使方程簡(jiǎn)化,認(rèn)為此時(shí)缸內(nèi)油壓力已能較好地跟隨泵出口壓力,接近正常排油狀態(tài),故式(3)～式(6)中p值取排油壓力pd墅纲。

其余m-1個(gè)處于排油區(qū)的柱塞總的泄漏如下:

柱塞與柱塞孔間泄漏Q4

從仿真結(jié)果可以看出:(1)實(shí)際流量比理論流量均值要小,而脈動(dòng)系數(shù)卻大得多,其原因在于理論瞬時(shí)流量計(jì)算時(shí)沒有考慮預(yù)壓縮區(qū)油液倒灌現(xiàn)象及油液的泄漏問題；(2)奇偶數(shù)柱塞泵的流量脈動(dòng)頻率都以柱塞間隔角α為周期,這是因?yàn)轭A(yù)壓縮區(qū)油液倒灌作用破壞了原來(lái)的周期恐呢；(3)Z=8和Z=9的泵的實(shí)際流量脈動(dòng)系數(shù)相差并不大游淆。

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