pumplinx在新型液压元件研发中的应用-福州

1、Pumplink在新型元件研发中的应用单位：福州大学汇： 黄惠主要汇报内容一、泵腔压力测试分析二、轴向泵流场仿真三、马达的流体仿真分析四、内啮合齿轮流体仿真分析五、的科研团队和研究室：350116邮 箱：地址：福建省福州大学机械工程及自动化学院：一、泵腔压力测试分析传统测量泵压力变化方法：测量泵出口压力变化采用数学建模实物实验法缺点：不能表达腔压力缺点：建模复杂，难以精确计算缺点：很难直接测量腔压力变化用PumpLinx进行仿真分析，可用旋转测试点的方法，观测腔压力的变化。泵其中的一个腔示意图理论推理如下：Qni sign pb pni Cd AQnit Ap R tan cosipb pni

2、 const1A Ap R tan cosisign p pC2const1bnid2pb pni一、泵腔压力测试分析利用Pumplink测试配流盘优化前后压力的动态响应特性配流盘结构示意图配流盘流体区域结构示意图不同结构配流盘的腔压力变化曲线图一、泵腔压力测试分析利用Pumplink提高计算精度的室动态响应特性在不同角度旋转斜盘下室的压力动态响应示意图泵流体区域的网格模型示意图结论：动态特性稳定的室有助于提高泵的稳定性。利用三级增益配流盘有以下两点优势。（1）减少腔室内压力的动态响应过大下的压力波动，并有效防止气穴现象；（2）保持不同角度下的配流性能，使得这类配流盘可应用于多种泵。一、泵腔压

3、力测试分析球面配流副的油膜PumpLinx模型目前还没办法建立，其默认模板都是平面如何建立球面油膜呢？当泵的腔腰型槽部分为倾斜式，则其腰型槽部分会影响其泵的默认模板，没办法仿真，该部分如何解决？流场仿真二、轴向泵空化位置仿真空化原理（1）局部压力降低产生气穴气穴产生原因（2）强剪切作用产生气穴空化模型 在不考虑泵中摩擦副油膜所建立的流体模型如下：泵仿真模型结构：1、缸体结构建立九个腔流体模型，其彼此之间无相互影响，仅在配流盘窗口处汇合。2、配流盘结构包括预压孔、配流盘阻尼槽。泵CFD仿真物理模型二、轴向泵流场仿真（续）空化位置仿真泵的CFD模型中配流盘和缸体的接触面是流场内在的关键，因此对该接

4、触面上的网格进行加理，以提真精度。配流副网格加密示意图三角槽结构模型示意图仿真条件参数如下所示：动力粘度/(Pa*s)0.0261液体密度/（kg* ）870液体体积弹性模量K/(MPa)1500液体参考压力(Pa)101325饱和蒸汽压(Pa)400蒸汽密度(kg/)0.0245二、轴向泵流场仿真（续）空化位置仿真数值分析通过对泵流体模型的仿真可以得到：泵流体仿真模型产生空化的两个位置实物试验二、轴向泵流场仿真（续）配流过程压力大小分布配流过程压力分布流场仿真（续）配流过程压力大小分布二、轴向泵Z=0.0083m处截面，可知该截面反映的是减压孔和减压槽的压力分布情况从图中可以看出，减压孔和减

5、压槽两处压力都在空气分离压上，因此气泡不在这两处产生。(a)高速喷射使得腔内形成了“固体水柱”，其有别于腔流体的运动，且此区域流体不随做旋转运动;（b）“固体水柱”引起的流液速度方向变化明 显，形成了绕流现象，其 类似卡门漩涡中的低压区。“固体水柱”及其绕流现象二、轴向泵流场仿真（续）不同配流盘结构对抑制空化作用的对比带减压槽带减压槽盒减压小孔1、2带减压槽和减压孔1腔功率曲线b腔功率曲线c腔功率曲线a马达流体仿真分析分析背景与实际应用三、分析背景：优点：结构紧凑、惯性小、负载扭矩大。轴向马达（挖掘机行走马达） 缺点：较大的冲击和流量脉动会引起振动和噪声，。缩短组件轴向马达的冲击和流量脉动主要

6、受配流盘结构影响。马达为例，其以龙工挖掘机中的轴向参数：Zc9 25.5mm型号：直径：分布圆直径：100mm工作压力：最高压力：输出转速：转换压力：34.3MPa34.8MPa15632666n1.96.86MPa马达流体仿真分析实际应用三、马达配流盘结构如下所示：马达流体模型示意图配流盘上的油膜压力分布图配流盘结构直接影响 马达的压力分部特性，从而影响其结构稳定性与噪声。马达流体仿真分析（续）三、腔内压力分析腔内压力腔内压力变化放大示意图腔内压力变化示意图马达流体仿真分析（续）出口流量三、出口流量分析根据以上模拟和分析，马达配流盘结构优化后的数据为：三角槽深度角为20,开口角为95至100

7、,阻尼为0.3mm，孔径为1.0mm。较为理想最优化结果如下：不同三角槽深度角下出口流量优化前后出口流量比较不同三角槽开口角下出口流量马达流体仿真分析（续）结论三、通过以上建模分析可以得出以下结论：（1）增加1，2的值，即增加三角槽截面积，可以减少配流盘配流窗口的阻尼效应，以减小压力变化增益。（2）当三角槽截面积过大时，回流现象加重，将导致流量脉动增加，并降低马达的容积效率。尽管优化后流量脉动增加1.28，但在实际中，由于单向阀与流道的阻尼效应，流量脉动还是会被削弱。四、内啮合齿轮流体仿真分析内容介绍OuterrotorRadial compensation deviceInnerrotorO

8、utletInletIPV型内啮合齿轮泵三维视图IPV型内啮合齿轮泵剖视图研究内容：流量脉动：不同转速和负载下，泵出口流量变化情况。空化现象：分析不同转速下泵气蚀分布情况。泄漏用实验测试很难，需用pumplinx仿真实现。泄漏：四、内啮合齿轮流体仿真分析分析建模IPV型内啮合齿轮泵流体域流体域网格划分PumpLinx可通过二元细化和自适应技术来建立高效、高分辨率的网格。独特的泵模版提供了针对专门泵足CFD计算要求的高质量的网格生成工具，确保迅速生成可以满格。四、内啮合齿轮流体仿真分析流量分析内啮合齿轮泵压力分布云图不同转速出口流量变化曲线图，利用PumpLinx可直接测量内啮合齿轮泵在不同转速

9、情况下随转角变化的瞬时流量值。四、内啮合齿轮流体仿真分析空化分析n=1000r/mn=1500r/mn=2000r/m由图可知，内啮合齿轮泵的空化主要分布在齿轮脱离啮合处，这是由于内齿轮副在脱离啮合处形成低压，齿间容积逐渐扩大，形成真空，油液来不及填充。而且随着转速的增大，齿轮泵空化现象越严重，这是由于转速越高，油液越难以填充。四、内啮合齿轮流体仿真分析新型径向补偿装置Radial compensation deviceOuter rotor存在问题Innter rotorPumplinx仿真分析图新型径向补偿装置三维视图设计一种齿轮泵：该泵具有自适应径向补偿功能，通过储油通道与齿槽内油差的自

10、适应补偿，使小月牙块在大月牙块内沿径向移动并支撑于齿顶，消除了传统补偿装置中月牙块的偏磨缺陷。对该泵进行流体分析：进一步用齿轮泵设计合理性。存在问题：径向补偿装置处流体情况确，且该型泵仿真过程中容易出错。的科研团队和研究室福大技术队伍展示篇五、成立于1978年，福州大学与气动技术在36年来，取得了许多骄人的成绩，其中获得并承担国家自专项20余项，申报专然科学基金、国家级项目以及省级利40余项，获得发明专利10余项；科研成果转化为生产力并300多篇。产生的经济效益和社会效益，的科研团队和研究室硬件展示篇五、的科研团队和研究室生产与实验五、展示篇件厂始建于1978年，是专业生产福州大学齿轮泵的厂家。建厂30多年来，始终坚持“质量第一”的经营方针，先后荣获“福建省高等学校企业”、“福建省百佳”、“福建省诚信”等多种称号。近年来，该厂与福州大学机械工程及自动化学院建立了紧密的合作关系，借助其雄厚的师资力量和尖端科技设备的优势，培养专业，共同开发了最高工作压力可达25MPa的CBU系列齿轮泵，技术并已提供主机厂装载机新产品装机试用，包括带先导