低噪声斜盘式轴向柱塞泵配流盘研究

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在现代液压传动中,轴向柱塞泵因其具有体积小、传递功率大(高转速和高压力)、效率高、变量控制方便、寿命长等优点,被广泛应用于各种机械装备中。随着轴向柱塞泵向高压、高速、大流量方向发展以及对其工作性能和环保要求不断提高,噪声问题日益凸显,已成为制约轴向柱塞泵发展的重要因素。流体噪声作为柱塞泵的主要噪声源,与配流盘结构有着密切关系,因此研究轴向柱塞泵配流盘结构,分析柱塞泵配流特性,对降低噪声有着十分重要的意义。文章以普什公司生产的斜盘式高压轴向柱塞泵为研究对象,分析了轴向柱塞泵噪声形成机理,明确了流体噪声组成部分,将流量脉动作为流体噪声的主要研究对象,而流量脉动主要由几何流量脉动与流量倒灌形成的压力冲击有关。在此理论指导下,建立了柱塞泵流量与压力数学模型,考虑液压油的可压缩性,在STAR-CD中对流场进行CFD解析,完成了以下内容的分析研究:配流盘三角阻尼槽过流截面面积、预升压(卸压)区闭死角对轴向柱塞泵的压力流量特性的影响。论文主要结构如下:第一章,介绍了课题研究背景,对国内外主要的柱塞泵研究机构相关研究情况进行了调研,综述了该领域研究现状,在此基础上,明确了论文研究的内容和目的;第二章,简要说明了轴向柱塞泵工作原理,并分析了柱塞泵噪声形成机理,重点研究流体噪声的相关理论,确定流量脉动为引起流体噪声的主要组成部分;第三章,建立柱塞泵几何流量脉动与压力微分方程,并介绍了CFD仿真技术;第四章,针对轴向柱塞泵复杂的内部流动特性进行了瞬态流场仿真。得到以下结论:在高压轴向柱塞泵中,配流盘结构采用80°左右的三角阻尼槽过流截面角、采用23°左右的预升压(卸压)区闭死角时,可以得到理想的压力流量特性,为今后设计低噪声配流盘结构提供了思路和方法;第五章,根据得出的结论,设计了一种用于11柱塞泵的低噪声配流盘,并进行相应条件下的流体仿真,验证了9柱塞泵低噪声配流盘优化方法对于设计用于11柱塞泵配流盘的适用性。同时对比了在相同结构相同工况下9柱塞泵与11柱塞泵的配流特性,表明按照9柱塞泵低噪声配流盘优化方法设计出的11柱塞泵也具有良好的配流性能,该结论可作为目前普什正在研究的11柱塞数目轴向柱塞泵的设计参考。最后对全篇论文主要研究工作进行了总结,给出了主要的研究结论,并对未来的研究工作进行了展望。
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