恒压变量泵性能分析

1、恒压变量泵的仿真分析小组成员：闫桂山 宋旭通 孙永海 张 帅指导老师：权凌霄 目录 课题研究背景 恒压变量泵概况 工作原理分析 数学建模及设计计算 SolidWorks三维建模 AMESim仿真分析 Matlab仿真分析 课题结论 心得体会课题研究背景恒压变量泵发展的背景恒压变量泵发展的背景 20 20世纪世纪7070年代初，世界上发生第一次年代初，世界上发生第一次石油危机石油危机。为了。为了节省能源节省能源，恒压变量，恒压变量泵应运而生。泵应运而生。恒压变量泵的国内研究现状恒压变量泵的国内研究现状7070年代中期，我国引进年代中期，我国引进德国德国的的17001700轧机上已经大量应用轧机上

2、已经大量应用力士乐力士乐公司的公司的A1A1系列系列恒压变量泵恒压变量泵。我国在我国在19801980年开始研制年开始研制PCYPCY恒压变量泵，到目前为止，我国恒压变量泵，到目前为止，我国PCYPCY恒压变量恒压变量泵泵的发展已经经过了的发展已经经过了3 3代的历史代的历史。 我国的恒压变量泵我国的恒压变量泵噪声低、转速高、自吸能力好、可靠性高、重量轻噪声低、转速高、自吸能力好、可靠性高、重量轻等等优点。优点。恒压变量泵的国外研究现状恒压变量泵的国外研究现状国外一些液压公司也有十分成熟的恒压变量泵可供选用，例如国外一些液压公司也有十分成熟的恒压变量泵可供选用，例如力士乐、力士乐、威格士、丹尼

3、逊威格士、丹尼逊等。等。主要优点为主要优点为响应速度快、结构紧凑、工作可靠、重复性好、寿命长响应速度快、结构紧凑、工作可靠、重复性好、寿命长。 恒压变量泵简介恒压变量泵简介 恒压变量泵是通过调定恒压变量泵是通过调定调压弹簧调压弹簧设定工作压力、设定工作压力、改变改变斜盘倾角斜盘倾角实现变量的，变量系统的被控对象实现变量的，变量系统的被控对象是斜盘组件，是斜盘组件，变量调节机构变量调节机构属于属于阀控缸阀控缸式液压动式液压动力机构。力机构。 其变量其变量控制方式控制方式是利用泵的出口压力作为反馈信是利用泵的出口压力作为反馈信号，与调压弹簧调定值进行比较，然后再通过变号，与调压弹簧调定值进行比较，

4、然后再通过变量机构的位置控制作用来调节泵的排量，使泵的量机构的位置控制作用来调节泵的排量，使泵的压力恒定。压力恒定。 系统压力由负载决定，而由恒压泵加于限定系统压力由负载决定，而由恒压泵加于限定。 恒压变量泵的改进和发展恒压变量泵的改进和发展第第1代代结构特点结构特点1) 恒压阀不工作时，泵的排量最大恒压阀不工作时，泵的排量最大2)恒压阀为一恒压阀为一独立部件独立部件3)当恒压阀开启时，变量活塞上腔放油，变量活当恒压阀开启时，变量活塞上腔放油，变量活塞向上运动，泵的排量减小，实现恒压变量。塞向上运动，泵的排量减小，实现恒压变量。主要缺点如下主要缺点如下:1)恒压阀装在下法兰里面，通用性较差恒压

5、阀装在下法兰里面，通用性较差2)恒压阀制造工艺较复杂，制造成本较高，恒压阀制造工艺较复杂，制造成本较高，泵价格较贵。泵价格较贵。3)由于有常泄口，故能量损失大，特别在保由于有常泄口，故能量损失大，特别在保压系统中，系统容易发热。压系统中，系统容易发热。4)恒压阀阀芯直径大，当泵变量时，容易引恒压阀阀芯直径大，当泵变量时，容易引起恒压特性不稳定，引发系统振荡。起恒压特性不稳定，引发系统振荡。第一代第一代PCY141B恒压变量泵恒压变量泵恒压变量泵的改进和发展恒压变量泵的改进和发展-第第2代代第二代恒压变量泵克服了第一代第二代恒压变量泵克服了第一代恒压变量泵的缺点恒压变量泵的缺点存在问题有：存在问

6、题有：1)泵变量机构和恒压阀内一些泵变量机构和恒压阀内一些阻阻尼设计存在缺陷尼设计存在缺陷，恒压特性容易，恒压特性容易产生不稳定，特别是泵在小排量产生不稳定，特别是泵在小排量保压时容易引发振荡。保压时容易引发振荡。2)缺少远程调压和其他变型的品缺少远程调压和其他变型的品种。种。恒压变量泵的改进和发展恒压变量泵的改进和发展-第第3代代l主要优点是噪声低，转速高、自吸能力好、可靠性高、重量轻。l第三代恒压变量泵的变量液压原理其基本功能类似于溢流阀。恒压变量泵的测绘SolidWorks三维建模SolidWorks二维图纸SolidWorks装配体爆炸视频工作原理分析 恒压变量泵由恒压阀，变量机构和泵

7、主体三部分组成。数学建模静态特征方程静态特征方程 三通阀的流量方程三通阀的流量方程 控制阀芯力平衡方程控制阀芯力平衡方程 变量活塞力平衡方程变量活塞力平衡方程 变量活塞阻尼间隙流量方程变量活塞阻尼间隙流量方程 数学建模动态数学模型动态数学模型 液压缸前腔连续方程 三通阀流量方程 三通控制阀芯的运动微分方程 泵的理论流量方程 油泵输出压力特性 液压缸前腔连续方程 三通阀流量方程 三通控制阀芯的运动微分方程 斜盘的力矩方程 变量活塞运动微分方程 柱塞腔压力 阻尼间隙流量方程设计计算主要零部件设计轴向柱塞泵主要性能参数确定主要零部件设计 ： 柱塞设计 滑靴设计 配油盘设计 缸体设计 柱塞回程机构设计

8、 设计计算主要零部件受力分析柱塞受力分析滑靴受力分析配油盘受力分析AMESim仿真分析电磁比例溢流阀电流信号 泵的变量机构位移曲线 泵的流量变化曲线 泵的出口压力曲线 恒压变量泵的matlab仿真分析 转速对系统性能的影响转速对系统性能的影响(1)泵转速对动态特性的影响泵转速对动态特性的影响 泵转速越大，使系统的动作灵敏提高，速度加快，同时泵转速越大，出现超调量，甚至系统会趋于不稳定，若泵转速太小，又会使系统的动作缓慢。(2)泵转速对稳态特性的影响泵转速对稳态特性的影响 在系统稳定的情况下，泵转速增大，稳态误差就会减少，以此来提高控制精度。调压弹簧刚度的影响调压弹簧刚度的影响 从上图可以得到不

9、同Ks值下系统压力的静、动态响应特性指标： 在给定条件下，调压弹簧刚度越大，上升时间越长，超调越小；相反，调压弹簧刚度越小，上升时间越短，超调越大。所做工作所做工作了解了各种恒压变量泵的工作原理和控制策略，并对了解了各种恒压变量泵的工作原理和控制策略，并对25ml/r恒压变量泵主体结构恒压变量泵主体结构及及变量机构变量机构进行了设计和分析。进行了进行了设计和分析。进行了AMEsim软件仿真分析，通过软件仿真分析，通过solidworks软件对恒压变量泵软件对恒压变量泵进行了三维建模以及关键部件的二维图纸设计。进行了三维建模以及关键部件的二维图纸设计。另外，小组成员积极拓展思路，对液压实验室另外，小组成员积极拓展思路，对液压实验室PCY14-1B斜斜盘式恒压变量柱塞泵进行了盘式恒压变量柱塞泵进行了测绘以及三