双向小惯量轴向柱塞泵设计及动力学特性研究

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1、分类号：TH137.51学校代号：10109密级••公开TaiyuanUniversityofScience&Technology硕士学位论文THESISOFMASTERDEGREE(学术型）双向小惯量轴向柱塞泵设计论文题目：及动力学特性研究_______________研翅生名:李骏______________________________指导教师：安髙成副教授__________________学科专业：机械电子工程___________________学习年限：2012年9月一2015年7月论文独创性声明本人郑重声明：所呈交的论文，是

2、本人在导师指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他个人或集体己经发表或撰写的研宄成果。对本研宄所做的任何贡献的个人或集体均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本声明产生的法律责任由本人承担。论文作者签名：分类号：TH137.51学校代码：10109密级：公开太原科技大学硕士学位论文（学术型）学位论文题目：双向小惯量轴向柱塞泵设计及动力学特性研究研究生姓名：李骏导师姓名及职称：安高成副教授培养单位：机械工程学院学科专业：机械电子工程论文提交日期：2015年4月论文答辩日期：2015年6月8日答辩委员

3、会主席：姚平喜教授中文摘要绿色节能是现代液压的发展趋势，而变转速容积控制又是最高效节能的液压系统控制方式。针对这种应用场合，本文提出了一种缸体固定不动、斜盘旋转、配流轴同步配流的轴向柱塞泵结构，该泵可双向旋转，转动惯量较小，配合伺服电机使用，可实现对系统的快速、精确控制。本文首先对国内外现有柱塞泵的结构进行分析，阐述了各种结构的优缺点以及存在的问题，确定了斜盘旋转、轴配流的结构方案，对其工作原理和结构特点进行了说明，针对前期原理验证阶段的需求，确定了该泵的预期性能指标和排量、柱塞直径等主要结构参数。其次，根据主要结构参数，对双向小惯量轴向柱塞

4、泵进行了运动学分析，得到了主要运动件的位移、速度、加速度等运动学方程，随后对泵内的主要零件：柱塞滑靴、球铰回程盘、配流轴、传动轴-斜盘以及轴承和螺钉进行了受力分析和设计计算，确定了各零件的结构尺寸。针对配流轴部位容易出现“抱轴”现象，采用压力场平衡结构，确定了配流轴上的沟槽和径向通油孔的尺寸；为减小柱塞腔的压力冲击，降低噪音，对配流轴的预升压、预泄压三角槽进行了分析和计算。随后，根据得出的各零件结构尺寸，绘制了该泵的二维图纸，在Pro/Engineer软件中绘制了该泵的三维模型，在ADAMS软件中建立了该泵的动力学模型，在不同的压力、转速下对

5、该泵进行仿真分析，得到了柱塞的速度曲线、传动轴-斜盘受力曲线、输入功率和扭矩曲线，仿真结果与理论计算结果相吻合，表明设计计算时对各零件运动和受力分析的正确性。最后，在ANSYS软件中对传动轴-斜盘、配流轴和前后泵体分别进行了模态分析，分析结果表明在设计转速范围内，各零件与泵激振源间、零件相互间都不会产生共振。目前应用于变转速容积控制系统的定量泵，基本为国外公司的齿轮泵产品，国内尚无专用的定量泵产品。双向小惯量轴向柱塞泵，仅斜盘和传动轴转动，转动部件的惯量较小，与缸体转动的柱塞泵相比，具有更好的调速响应能力，应用于变转速控制系统，可实现更好的节

6、能效果。该泵填补了国内变转速系统用泵的空白，为后期变转速控制系统的研究提供了硬件基础。第一批产品已由江苏欧盛液压科技有限公司制造完成，随后将会对其进行试验，测试其各项性能指标。关键词：轴向柱塞泵；旋转斜盘；配流轴；动力学仿真；模态分析IABSTRACTGreenenergyisthedevelopmenttrendofmodernhydraulic,andvariablespeedvolumecontrolsystemisthemostenergy-efficienthydraulicsystem.Fortheseapplications,a

7、newstructureofaxialpistonpumpwithrotaryswashplateandpintlevalveflowdistributionwasproposed.Thispumpcanbebi-directionalrotation,anditsrotationalinertiaissmall.Drivenbyaservomotor,thehydraulicsystemcanbecontrolledrapidlyandaccurately.Firstly,onthebasisofanalysisofthewidelyuse

8、dpistonpumpsatpresent,concerningtheadvantages,disadvantagesandexistingproblems,the