恒压变量泵性能分析【研究材料】

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,1,峰谷书屋,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,2,峰谷书屋,课题研究背景,恒压变量泵发展的背景 20世纪70年代初，世界上发生第一次石油危机。为了节省能源，恒压变量泵应运而生。 恒压变量泵的国内研究现状 70年代中期，我国引进德国的1700轧机上已经大量应用力士乐公司的A1系列恒压变量泵。 我国在1980年开始研制PCY恒压变量泵，到目前为止，我国PCY恒压变量泵的发展已经经过了3代

2、的历史。 我国的恒压变量泵噪声低、转速高、自吸能力好、可靠性高、重量轻等优点。 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，例如力士乐、威格士、丹尼逊等。 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。,3,峰谷书屋,恒压变量泵简介,恒压变量泵是通过调定调压弹簧设定工作压力、改变斜盘倾角实现变量的，变量系统的被控对象是斜盘组件，变量调节机构属于阀控缸式液压动力机构。 其变量控制方式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，然后再通过变量机构的位置控制作用来调节泵的排量，使泵的压力恒定。 系统压力由负载决定，而由恒压泵加于限定。,4,

3、峰谷书屋,恒压变量泵的改进和发展第1代,结构特点 1) 恒压阀不工作时，泵的排量最大 2)恒压阀为一独立部件 3)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。 主要缺点如下: 1)恒压阀装在下法兰里面，通用性较差 2)恒压阀制造工艺较复杂，制造成本较高，泵价格较贵。 3)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。 4)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。,第一代PCY141B 恒压变量泵,5,峰谷书屋,恒压变量泵的改进和发展-第2代,第二代恒压变量泵克服了第一代恒压变量泵的缺点 存在问题有： 1)泵变量机构和

4、恒压阀内一些阻尼设计存在缺陷，恒压特性容易产生不稳定，特别是泵在小排量保压时容易引发振荡。 2)缺少远程调压和其他变型的品种。,6,峰谷书屋,恒压变量泵的改进和发展-第3代,主要优点是噪声低，转速高、自吸能力好、可靠性高、重量轻。 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。,7,峰谷书屋,8,峰谷书屋,恒压变量泵的测绘,9,峰谷书屋,SolidWorks三维建模,10,峰谷书屋,SolidWorks二维图纸,11,峰谷书屋,SolidWorks装配体爆炸视频,12,峰谷书屋,工作原理分析,恒压变量泵由恒压阀，变量机构和泵主体三部分组成。,13,峰谷书屋,数学建模静态特征方程,三通阀

5、的流量方程 控制阀芯力平衡方程 变量活塞力平衡方程 变量活塞阻尼间隙流量方程,14,峰谷书屋,数学建模动态数学模型,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,15,峰谷书屋,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,16,峰谷书屋,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,17,峰谷书屋,

6、AMESim仿真分析,18,峰谷书屋,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,19,峰谷书屋,恒压变量泵的matlab仿真分析,20,峰谷书屋,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 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。,21,峰谷书屋,调压弹簧刚度的影响,从上图可以得到不同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，

7、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。,22,峰谷书屋,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25ml/r恒压变量泵主体结构及变量机构进行了设计和分析。进行了AMEsim软件仿真分析，通过solidworks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。 另外，小组成员积极拓展思路，对液压实验室PCY14-1B斜盘式恒压变量柱塞泵进行了测绘以及三维动画仿真，对恒压变量泵进行了数学建模和matlab仿真分析，研究了调定弹簧刚度及泵转速等因素对其性能的影响。,23,峰谷书屋,心得,闫桂山:充分的锻炼了自己独立思考能力和团队协作能力 宋旭通:使我懂得了理论与实际相结合是很重要的,张帅:对柱塞变量泵有了更深入的认识