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1、万方数据2012年1月第40卷第1期机床与液压MACHINETOOL&HYDRAULICSJan.2012V01.40No.1DOI:10.3969/j.issn.1001—3881.2012.01.038基于AMESim的柱塞泵热力学模型及仿真韩孟虎,曹克强,胡良谋,李永林(空军工程大学工程学院,陕西西安710038)摘要:着重分析柱塞泵的工作过程和传热机理,在此基础上建立柱塞泵的热力学模型,并利用AMESim软件平台搭建其仿真模型,最后针对典型液压系统对柱塞泵进行温度仿真计算。仿真结果表明:所建立的AMESim仿真模型能够反映泵的温度特性,为液压系统热力学模型的建立提供了
2、参考。关键词:柱塞泵;热力学模型;温度仿真中图分类号:THl37.5+l文献标识码:A文章编号:1001—3881(2012)l一136—3ThermalModelandSimulationonHydraulicPistoUPumpBasedonAMESimHANMenghu,CAOKeqiang,HUHangmou,LIYonglin(neEngineeringInstitute,AirForceEngineeringUniversity,xi’anShaanxi710038,China)Abstract:OnthebasisofanalyzingtheworkingCOU
3、leeofthepumpandheattransfermechanism,thermodynamicsmodelofthepistonpumpWasbuilt.ThesimulationmodelWasestablishedtosimulatedynamictemperaturebasedonAMESim.Thesimulationre-suitsshowthatthemodelc锄reflectthepump’Sthermalcharacteristics.Itprovidessomereferenceforfurtherstudy.Keywords:Pistonpump;
4、Thermodynamicsmodel;Tempemturesimulation飞机液压系统在工作过程中会产生较大热量,引起系统油液温度升高,从而影响系统的正常工作,甚至会引起系统的故障⋯。液压泵是液压系统内主要的能源装置,也是主要的热源之一,而柱塞泵由于工作压力、供油流量和效率均可达到较高数值,结构紧凑、转动惯量小,可实现供油量的自动调节等特点旧o,在航空领域得到了广泛应用,是飞机液压系统普遍采用的泵源形式。液压泵的工作原理是将机械能转化为压力能旧1,因此它是液压系统主要的生热源之一,研究柱塞泵的热力学特性具有重要意义。AMESim是一种新型的基于图形化的工程仿真软件,主要
5、用于模拟控制对象的真实建模环境¨1。其中包含了大量的元件库,如液压库、机械库、信号库、热液压库等,方便用户建立复杂的系统、修改模型和仿真参数,进行稳态和动态仿真、绘制曲线和分析仿真结果,界面比较友好、操作方便,为液压系统的热力学建模、仿真等提供了良好的条件。作者在AMESim环境下,分析了柱塞泵的传热机理,建立了柱塞泵的热力学模型,并进行了泵的温度仿真,为柱塞泵以及液压系统的热力学建模与仿真提供了一定的参考。1柱塞泵传热分析考虑到柱塞泵的工作原理,泵在工作过程中油液从吸油口进入泵,在柱塞的作用下油液压力升高,此过程会产生增压生热;高压油液分两部分流出泵,一部分通过泵内的各种缝
6、隙泄流,进入回油管路,此过程会产生泄流生热,另一部分从分油盘流出进入排油管路,驱动负载工作。在泵工作过程中,存在功率损失,分为机械损失和容积损失。泵的转动部分的各种摩擦会产生机械损失,机械损失产生的热量直接传给泵的转动部分;泵的泄漏会产生容积损失,容积损失’产生的热量产生泄流生热。由于泵的转动部分不但与壳体接触,而且也被油液包围,因此认为转动部分跟壳体和油液分别进行导热和对流换热;同时,泵壳体内部同油液进行对流换热,泵壳体外部同环境进行辐射换热和自然对流换热。柱塞泵传热机理如图1所示。图l柱塞泵传热机理示意图收稿日期:2010一12—2l作者简介:韩盂虎(1986一),男,硕
7、士研究生,研究方向为流体传动与控制。E—mail:gratetigerhan@163.corn。万方数据第1期韩孟虎等:基于AMESim的柱塞泵热力学模型及仿真2柱塞泵热力学模型2.1模型假设由于柱塞泵结构和内部油液流动情况的复杂性,以及存在压力脉动、气穴等现象,要建立柱塞泵的详细模型是非常困难的。因此,忽略一些影响不大的因素,在建模之前作如下假设:(1)不考虑泵状态的变化,认为泵工作在稳定状态,机械损失和容积损失保持不变;(2)认为泵壳体和内部转动部分温度处处分别相同;油液只考虑进出口温差;(3)不考
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