matlab轴向柱塞泵动力学仿真,基于虚拟样机的轴向柱塞泵柱塞副性能研究

副泄漏量则采用等效液阻模型构建[8]&＃xff0c;其泄漏量q s 和q v 如下所示。

()(c d s d s d s P P l h r r d h d q ??&＃43;&＃61;

]

128ln 6[31243

4μπ) (1)

()()(c v f v P P R R R R h q ??

????&＃43;?&＃61;34123ln 1

ln 112μα) (2)

其中P c 为柱塞泵壳体压力&＃xff0c;h s 为滑靴副油膜间隙厚度&＃xff0c;h v 为配流副油膜间隙厚度&＃xff0c;其它为滑靴副和配流副结构尺寸参数和油液特性参数。

图5 柱塞腔过流面积变化规律

图6 虚拟样机液压模型

配流盘的结构决定柱塞腔的压力冲击和柱塞泵出口流量脉动&＃xff0c;为了求解柱塞腔压力&＃xff0c;必须精确计算柱塞腔过流面积随着主轴旋转的周期性变化情况&＃xff0c;特别是过渡区过流面积的变化。图5为A10V71配流盘对应的柱塞腔过流面积的变化规律&＃xff0c;这种变化规律被集成在图6所示的液压模型中。液压模型仿真结果表明柱塞腔压力在高低压过渡区存在压力正负超调&＃xff0c;而且在柱塞泵出口压力脉动作用下高压区存在较大的压力波动&＃xff0c;如图7所示&＃xff0c;这种压力冲

击和波动直接影响柱塞副性能的重要因素。

压力 / b a r

主轴转角 / °

图7 柱塞腔压力冲击示意图

1.3 油膜模型

柱塞副间隙油膜有润滑、承载和密封的作用&＃xff0c;

油膜模型主要是求解柱塞副油膜的厚度场、压力场以及摩擦力&＃xff0c;由于柱塞副油膜厚度远小于其它两个尺寸&＃xff0c;可以假设为层流。柱塞副油膜模型是一个非等温模型&＃xff0c;主体部分是采用有限体积法(FVM )联合数值求解雷诺方程和能量方程。油膜模型是在MATLAB 中用M 文件建立的&＃xff0c;模型中考虑了油液的挤压效应以及柱塞副表面局部接触时的接触应力&＃xff0c;图8所示压力场的压力峰值就是油膜受挤压以及局部接触应力共同作用的结果。

图8 柱塞副油膜压力场

由于粗糙度的存在&＃xff0c;随着柱塞在柱塞孔中倾斜程度增大&＃xff0c;当油膜厚度小于一定数值时&＃xff0c;柱塞和柱塞孔局部接触&＃xff0c;即产生混合摩擦&＃xff0c;而柱塞和柱塞孔局部接触产生弹性变形&＃xff0c;弹性变形将产生接触压力P e &＃xff0c;P e 的大小由柱塞副材质特性和弹性变形量决定[9]。

e h e k

z k

e h d d E P ??&＃61;

2

min min min

h h h h h h h e

??&＃61; 其中d z 和d k 分别为柱塞孔和柱塞直径&＃xff0c;油膜最

小厚度h min 由柱塞副表面粗糙度决定&＃xff0c;弹性模量E k 取柱塞和柱塞孔材料弹性模量的调和平均值。