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柱塞作用力分析示意

A4V型变量泵的变量机构如图1所示,其斜盘采用变量缸径向驱动的方式实现倾角的控制。

图1:径向驱动变量缸

径向驱动变量缸

广一水泵液压控制油通过控制阀引入变量缸的两个作用端,由于大腔作用面积大于小腔作用面积,压力油会驱动变量缸沿径向动作从而带动斜盘转动。变量缸对斜盘的作用如图2所示:

图2:变量缸对斜盘作用示意图

变量缸对斜盘作用示意图

图中

β-斜盘倾角;

vF-变量缸对斜盘的作用力;

L-作用点到斜盘旋转中心的长度。

由于广一管道泵变量缸驱动斜盘一起运动,两者之间存在一定的相互运动关系。已知变量缸沿径向移动,在变量缸的作用下斜盘围绕转动中心转动,变量缸的移动速度将对应斜盘一定的转动速度。而在变量泵的动态变量过程中,变量缸的移动和斜盘的转动将在一定程度上影响变量控制的稳定性和快速性。变量缸和斜盘之间的运动关系如图3所示。

图3:变量缸速度和斜盘转动关系示意图

变量缸速度和斜盘转动关系示意图

广一水泵厂考虑的是泵工作于排量不变的工况,同时也是变量泵模型的泵体部分。定量泵不需要考虑斜盘的转动,其AMESim模型主要包括单柱塞的建模和封装、9柱塞的组合、柱塞的运动控制部分、配流部分、原动机和负载。

 

在已有的一些研究中对于柱塞模型的运动部分,出于建模简便等原因的考虑而忽略了斜盘转动的动态影响,在建模中引入该因素使模型更加精确。柱塞模型可以分为两个部分,配油控制部分和液压容积部分。柱塞的配油控制部分由周期信号控制的可变节流孔组成,模拟柱塞的吸排油窗口。液压容积部分包含容积模块和泄漏模块,可以模拟柱塞的容积变化、泄露和阻尼效应。基于广一水泵厂工作原理和运动学分析的基础上,将输入的转角信号转化为可变节流孔的控制输入。柱塞的液压容积部分连接运动控制模块实现柱塞的运动,而后容积部分输出流量、压力和泄漏等等。

如图4所示,容积变化部分主要由柱塞腔、泄露模块组成,柱塞腔来考虑变化的容积效应,泄露模块来计算柱塞副的泄露。

图4:单柱塞模型

单柱塞模型

由于柱塞副的间隙和柱塞直径相比很小,广一水泵流体通过一个间隙相对于直径来说比较小的环形通道,可以将其看作是层流(雷诺数<10000)。

图5:柱塞泄露示意简图

柱塞泄露示意简图

不同配流盘在结构上可能有些差别,但作用都是起到与旋转柱塞配合,周期性连通压油区和吸油区而达到配流的目的。配流部分以缸体转角作为输入,进行周期化处理,然后依据导入的配流面积文件输出可变节流孔的控制信号。

 

图6中两个接口一个对应吸油区,一个对应压油区,一个节流口打开的时候另一个则处于关闭状态,0代表关闭,1代表全开。当系统模型变得越来越大,查找一个特定组件或作全局的快速浏览变得越来越困难,这时候超级元件变得非常必要。选取一组元件,将它们“压缩-打包”封装成为一个图标。超级元件作为一个整体,调试和管理都具有优势。首先需要搭建仿真草图并进行实验确保合理正确,然后选取系统中需要进行整合的部分,利用超级元件功能进行封装,这时候可以将自定义图标同该组件对应并定义输入输出端口,最后生成超级元件,可作为自定义AMESim组件来使用。广一水泵厂根据以上步骤使单柱塞模型封装为超级元件模块,方便管理和调用。如图7所示,封装得到单柱塞超级元件:

图6:柱塞超级元件

柱塞超级元件

由于不考虑原动机启动特性和速度波动的因素,采用恒转速原动机子模型,旋转负载处包含轴承滚动摩擦产生的力矩损失、库仑力产生的摩擦力矩损失和粘性阻尼产生的力矩损失。

图7:原动机模型

原动机模型

广一水泵厂通过控制开口度的大小表征其负载的变化,节流口开度减小即负载变大,反之则负载变小。泵输出油口处连接容腔,用来描述轴向柱塞泵出口处的容腔体积。负载模块结合各个柱塞腔的压力流量耦合情况,进而得到整个泵出口的流动特性。


标签:   广一水泵,广一管道泵,广一水泵厂
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点击次数:  更新时间:2018-05-17 09:09:57  【打印此页】  【关闭