大排量徑向柱塞泵主要結構參數及流量脈動研究

2015-04-11 楊國來 蘭州理工大學能源與動力工程學院

  對800mL/r徑向柱塞泵主要結構參數的選取進行了全新的設計計算,建立了瞬時理論流量的數學模型確定了主要結構參數;分析了不同參數對徑向柱塞泵流量脈動的影響并計算出脈動系數,分析結果表明對于大排量的徑向柱塞泵利用幾何相似的有關系數進行計算已經不適用。該文對大排量的徑向柱塞泵的系列化有一定的參考價值。

  引言

  徑向柱塞泵具有工作壓力高、壽命長、抗沖擊能力強、響應迅速、噪聲低等優點,被廣泛應用在冶金、礦山、鍛壓、注塑、船舶等機械設備中。目前我國對于小排量的徑向柱塞泵的設計理論技術已經非常成熟,但是對于大排量的徑向柱塞泵,目前還沒有相關的設計資料,其系列化技術還不成熟。本文參考幾何相似原則的有關系數對800mL/r徑向柱塞泵的主要結構參數初步進行設計計算,結果發現其設計結果與實際相差較大,最后通過建立其數學模型,分析計算出最佳參數匹配。

  1、800mL/r 徑向柱塞泵原理及結構特點

  如圖1 所示為800mL/r徑向柱塞泵結構原理圖,定子與轉子偏心安裝,傳動軸帶動轉子轉動,隨著轉子的轉動柱塞腔的容積變大或者變小,轉子每轉一周,柱塞完成一次吸排油。為了節約成本,同時還滿足材料的比功要求,該泵在定子外面安裝有圓柱滾子軸承,使定子與轉子實現同步旋轉。由于該泵的體積大、質量大、慣性大,不同于通過使定子水平移動來實現變量的一般徑向柱該泵的變量,該泵的變量由托架驅動定子繞支撐軸擺動來實現。

徑向柱塞泵結構原理圖

圖1 徑向柱塞泵結構原理圖

  2、參數計算

  幾何相似是徑向柱塞泵系列設計所遵循的原則,不同排量的徑向柱塞泵如果能夠做到功能尺寸幾何相似,或近似幾何相似,則泵的性能特性曲線將相似,重要參數可利用有關系數進行計算。在效率分析中用泵的幾何排量的3 V 與過流尺寸的比例關系推導出了參數之間的計算公式,做出了特性曲線,為系列設計提供了重要依據。

大排量徑向柱塞泵主要結構參數及流量脈動研究

大排量徑向柱塞泵主要結構參數及流量脈動研究

  根據以上計算結果將柱塞沿定子周向11個排列,每個柱塞之間是相互干涉的,所以按照相似原則設計的有關系數計算的重要結構尺寸是不合適的。本文運用Matlab軟件進行主要結構參數的設計計算。

  3、結論

  (1)利用幾何相似的有關系數進行大排量徑向柱塞泵的主要結構參數計算是不適用的,對于800mL/r的徑向柱塞泵,d=43mm,e=25mm是最佳參數匹配;

  (2)偏心距e 對于瞬時理論流量幾乎沒有影響;

  (3)從流量脈動角度出發,對于大排量的徑向柱塞泵應盡量選擇奇數大柱塞數。