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低噪声斜盘式轴向柱塞泵配流盘研究

作　者: 邱静
导　师: 王国志
学　校: 西南交通大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 轴向柱塞泵流体噪声配流盘流量脉动配流特性
分类号: TH322
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 104次
引　用: 2次
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内容摘要

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。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-11
第1章绪论  11-18
  1.1 课题研究背景  11-13
    1.1.1 轴向柱塞泵简介  11
    1.1.2 轴向柱塞泵噪声与振动概述  11-12
    1.1.3 CFD技术在柱塞泵中的应用  12-13
  1.2 国内外研究现状  13-16
    1.2.1 国外研究现状  13-14
    1.2.2 国内研究现状  14-16
  1.3 课题研究目的  16
  1.4 课题主要内容  16-18
第2章斜盘式轴向柱塞泵工作特点与噪声分析  18-25
  2.1 斜盘式轴向柱塞泵工作特点分析  18-21
    2.1.1 斜盘式轴向柱塞泵的工作原理  18-19
    2.1.2 斜盘式轴向柱塞泵运动学分析  19-20
    2.1.3 斜盘式轴向柱塞泵动力学分析  20-21
  2.2 斜盘式轴向柱塞泵噪声分析  21-24
    2.2.1 轴向柱塞泵噪声形成机理  22-23
    2.2.2 轴向柱塞泵噪声的控制方法  23-24
  2.3 本章小结  24-25
第3章斜盘式轴向柱塞泵配流数学模型  25-42
  3.1 斜盘式轴向柱塞泵流量特性分析  25-34
    3.1.1 斜盘式轴向柱塞泵几何流量脉动分析  25-30
    3.1.2 斜盘式轴向柱塞泵缸孔柱塞压力微分方程  30-34
    3.1.3 轴向柱塞泵配流盘结构优化方式  34
  3.2 斜盘式轴向柱塞泵配流盘CFD解析技术  34-38
    3.2.1 CFD控制方程  35-37
    3.2.2 移动网格技术  37-38
  3.3 斜盘式轴向柱塞泵配流过程瞬态计算模型  38-41
    3.3.1 几何模型的选取和网格划分  38-40
    3.3.2 设置计算模型边界条件及相关参数  40-41
  3.4 本章小结  41-42
第4章 9柱塞泵配流特性仿真研究  42-49
  4.1 不同过流截面面积下配流特性的研究  42-46
    4.1.1 柱塞泵出口流量脉动  42-45
    4.1.2 柱塞缸孔内压力瞬变情况  45-46
  4.2 不同闭死区域下配流特性的研究  46-48
    4.2.1 柱塞泵出口流量脉动  46-48
    4.2.2 柱塞缸孔内压力瞬变情况  48
  4.3 本章小结  48-49
第5章 11柱塞泵配流特性仿真研究  49-58
  5.1 柱塞数目对轴向柱塞泵性能的影响  49-50
  5.2 11柱塞泵配流特性研究  50-55
    5.2.1 低噪声柱塞泵配流盘结构优化  50-51
    5.2.2 11柱塞泵配流特性仿真研究  51-55
  5.3 不同柱塞数目配流特性对比  55-57
  5.4 本章小结  57-58
总结与展望  58-60
  论文总结  58-59
  研究工作展望  59-60
致谢  60-61
参考文献  61-66
攻读硕士学位期间发表的论文  66

低噪声斜盘式轴向柱塞泵配流盘研究

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