深海小排量高速柱塞泵搅油损失分析

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作者 闫有朋 李跃 +2 位作者 李东林 赵中校 郭富航 《液压与气动》 北大核心 2025年第4期31-38,共8页

小排量高速柱塞泵具有工作压力高、功率密度大等优点,是深海装备的核心动力元件。不同于地面工况,在深海低温、高压环境下,油液黏度大幅增加,导致泵内高速旋转部件的搅油损失问题突出。在分析缸体搅油流场的基础上,建立了深海环境油液... 小排量高速柱塞泵具有工作压力高、功率密度大等优点,是深海装备的核心动力元件。不同于地面工况,在深海低温、高压环境下,油液黏度大幅增加,导致泵内高速旋转部件的搅油损失问题突出。在分析缸体搅油流场的基础上,建立了深海环境油液流变下泵搅油损失数学模型,分析了海深和转速对泵搅油损失的影响。结果表明,在不同转速下泵搅油损失呈三段式变化,在泵内各部件(轴承、缸体、齿轮、柱塞连杆)搅油损失分布中,轴承搅油流场贡献最大,缸体搅油流场贡献次之,其余部位影响较小。基于此,改进了泵支撑轴承结构,泵总的搅油损失下降了约11%。 展开更多

关键词 深海环境 高速柱塞泵 油液流变 搅油损失

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高速轴向柱塞泵空化机制研究与优化 被引量：2

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作者 童桂英 李继聪 +2 位作者 郝振华 刘宁 李杰 《机床与液压》 北大核心 2024年第9期149-155,共7页

为降低高速轴向柱塞的空化程度,以某型号轴向柱塞泵为例,利用Pumplinx软件搭建CFD仿真模型,探究不同转速与不同吸油口压力对泵空化程度的影响,并结合MATLAB软件对离散的仿真结果进行拟合,得到转速、吸油口压力与吸油效率的变化规律曲线... 为降低高速轴向柱塞的空化程度,以某型号轴向柱塞泵为例,利用Pumplinx软件搭建CFD仿真模型,探究不同转速与不同吸油口压力对泵空化程度的影响,并结合MATLAB软件对离散的仿真结果进行拟合,得到转速、吸油口压力与吸油效率的变化规律曲线。研究结果表明:当柱塞腔内气体体积达到12%以上,柱塞泵吸油效率下降甚至无法吸油;通过提高吸油口压力可以有效降低柱塞腔的空化程度,提高柱塞泵吸油效率;为了保证泵在5000~6000 r/min下能够正常吸油且有较高的吸油效率,可以使吸油口压力值介于0.25~0.30 MPa之间,此时柱塞腔空化程度和吸油效率均达到相对稳定。 展开更多

关键词 高速轴向柱塞泵 空化机制 流体仿真分析 吸油口压力

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新型高速单柱塞轴向柱塞泵配流机构 被引量：5

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作者 杜睿龙 陈英龙 +1 位作者 周华 王佳 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第10期1902-1910,共9页

针对单柱塞泵普遍采用的单向阀配流方式无法满足高转速的问题,提出新型的阀芯旋转式三通换向阀配流机构,可以满足单柱塞泵在高转速情况下的配流要求.通过建立单向阀配流和转阀配流单柱塞泵的AMESim模型,对比分析表明,单向阀在转速为2 00... 针对单柱塞泵普遍采用的单向阀配流方式无法满足高转速的问题,提出新型的阀芯旋转式三通换向阀配流机构,可以满足单柱塞泵在高转速情况下的配流要求.通过建立单向阀配流和转阀配流单柱塞泵的AMESim模型,对比分析表明,单向阀在转速为2 000r/min时已难以实现正常配流;转阀在12 000r/min转速下仍能正常配流.加工样机对单柱塞泵和转阀的性能进行测试.试验表明,柱塞腔内的压力测试结果与仿真结果一致,可以基于该转阀配流机构设计高速单柱塞泵,对柱塞腔内的压力特性进行研究. 展开更多

关键词 单柱塞泵 配流机构 高速柱塞泵 阀配流 AMESIM

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高速轴向柱塞泵柱塞腔空化机理研究 被引量：12

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作者 陈远玲 张阳 +1 位作者 闫明洋 金亚光 《液压与气动》 北大核心 2022年第9期106-115,共10页

针对高速轴向柱塞泵内的空化问题,以某型号高速轴向柱塞泵为研究对象,搭建了其CFD数值仿真模型,研究柱塞泵旋转过程中的空化机理及演变规律。首先,对额定工况下柱塞泵的空化现象进行可视化分析,揭示空化的发生位置及在该位置处产生空化... 针对高速轴向柱塞泵内的空化问题,以某型号高速轴向柱塞泵为研究对象,搭建了其CFD数值仿真模型,研究柱塞泵旋转过程中的空化机理及演变规律。首先,对额定工况下柱塞泵的空化现象进行可视化分析,揭示空化的发生位置及在该位置处产生空化的机理;其次,以转速为变量,研究转速对空化的影响规律及其影响机理。结果表明:空化主要发生在柱塞腔内,充液率不足和流体漩涡影响是空化的主要原因;空化程度随着转速的升高而不断升高,这是由于流体流速的提高导致静压低,另一方面流体的离心力增大造成了充油率不足,同时还使流体进入柱塞腔的射流角增大;最后,根据空化机理对柱塞缸体底孔进行结构改进。在额定工况下,改进后柱塞腔内的空化程度与改进前相比下降了59.3%,空化抑制效果显著。 展开更多

关键词 高速柱塞泵 CFD数值仿真 空化机理 结构优化

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基于空化特性的高速轴向柱塞泵配流盘优化设计 被引量：5

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作者 陈远玲 闫明洋 张阳 《机床与液压》 北大核心 2023年第11期89-95,共7页

以某型号高速轴向柱塞泵为研究对象,搭建其带空化模块的CFD数值仿真模型,并以此为基础,对柱塞泵在旋转过程中的空化情况进行分析。结果表明:空化主要发生在柱塞腔内,充液率不足及射流角过大是发生空化的主要原因。针对空化的产生机制,... 以某型号高速轴向柱塞泵为研究对象,搭建其带空化模块的CFD数值仿真模型,并以此为基础,对柱塞泵在旋转过程中的空化情况进行分析。结果表明:空化主要发生在柱塞腔内,充液率不足及射流角过大是发生空化的主要原因。针对空化的产生机制,利用仿真数据与理论数据相结合的方法,对配流盘开口角度进行优化。根据流场情况,提出一种两端具有一定斜度的配流盘结构,并对该结构进行优化。在配流盘开口角度和结构优化后,柱塞腔内的整体空化程度下降了74.2%,对空化具有明显的抑制效果。 展开更多

关键词 高速柱塞泵 CFD数值仿真 空化特性 配流盘优化

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自增压高速航空柱塞泵前置诱导轮及涡轮组件的设计与仿真 被引量：2

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作者 陈远玲 张泽 +2 位作者 陈家文 闫明洋 潘越洋 《液压与气动》 北大核心 2023年第7期64-72,共9页

为减轻高速航空柱塞泵的空化现象,提出了一种带前置诱导轮及涡轮的自增压高速航空轴向柱塞泵结构。以0.3 MPa的增压值为目标,根据柱塞泵的工况参数以及边界条件确定了离心涡轮和诱导轮的参数,并通过流场数值仿真研究了有/无诱导轮以及... 为减轻高速航空柱塞泵的空化现象,提出了一种带前置诱导轮及涡轮的自增压高速航空轴向柱塞泵结构。以0.3 MPa的增压值为目标,根据柱塞泵的工况参数以及边界条件确定了离心涡轮和诱导轮的参数,并通过流场数值仿真研究了有/无诱导轮以及不同诱导轮结构和参数对离心涡轮的水力性能和抗气蚀能力的影响。结果表明:增加诱导轮可使离心涡轮的抗气蚀能力增强48.5%,扬程提高3.4%;诱导轮几何参数的改变主要影响了离心涡轮的抗气蚀能力,三叶片诱导轮比四叶片诱导轮的抗气蚀能力强24.8%;圆锥形诱导轮比圆柱形诱导轮抗气蚀能力强14.7%;1 mm轮缘叶片厚度抗气蚀能力最强,比2 mm与3 mm分别增强了11.8%,31.1%。研究结果可为高速航空柱塞泵诱导轮涡轮组件的设计提供理论参考。 展开更多

关键词 高速柱塞泵 诱导轮 离心涡轮 CFD分析 空化特性

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微型高速轴向柱塞泵动力学特性分析 被引量：7

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作者 叶绍干 李旭 +3 位作者 侯亮 卜祥建 赵守军 刘会祥 《液压与气动》 北大核心 2021年第10期8-15,共8页

微型高速轴向柱塞泵动力学特性影响其工作性能和寿命,主轴与缸体的振动响应以及质心轨迹可反映其动力学特性。对微型高速轴向柱塞泵结构进行合理简化,建立了其运行工况下的动力学模型。分析了工况压力21 MPa,转速分别为18000,20000,2300... 微型高速轴向柱塞泵动力学特性影响其工作性能和寿命,主轴与缸体的振动响应以及质心轨迹可反映其动力学特性。对微型高速轴向柱塞泵结构进行合理简化,建立了其运行工况下的动力学模型。分析了工况压力21 MPa,转速分别为18000,20000,23000 r/min时,主轴与缸体的振动位移频谱、倾覆角度频谱和质心轨迹;分析了工况转速20000 r/min,压力分别为14,21,28 MPa时,主轴与缸体的振动位移频谱、倾覆角度频谱和质心轨迹。研究结果表明:振动位移需关注偶倍频,倾覆角度需关注奇倍频,部分谐波振动响应随压力的增大而增大,主轴与缸体的质心轨迹呈扇叶形状。 展开更多

关键词 微型高速轴向柱塞泵 动力学模型 振动响应 质心轨迹

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变分模态分解与极限梯度提升树融合的高速轴向柱塞泵空化等级识别 被引量：3

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作者 王立尧 王远航 +4 位作者 孟苓辉 李小兵 潮群 陶建峰 刘成良 《液压与气动》 北大核心 2021年第5期62-67,共6页

针对高速轴向柱塞泵在不同空化程度下故障特征不明显导致识别准确率低的问题,提出了一种变分模态分解和极限梯度提升树融合的识别方法。在不同空化等级下进行高速轴向柱塞泵空化试验,采集壳体的振动加速度信号,对信号采用变分模态分解... 针对高速轴向柱塞泵在不同空化程度下故障特征不明显导致识别准确率低的问题,提出了一种变分模态分解和极限梯度提升树融合的识别方法。在不同空化等级下进行高速轴向柱塞泵空化试验,采集壳体的振动加速度信号,对信号采用变分模态分解方法并从中提取故障特征以构造特征数据集,最后利用极限梯度提升树进行空化等级的识别。为证明所提方法的抗噪性能,在测试集中加入了随机高斯白噪声。结果表明,加入不同信噪比的噪声后,该识别模型仍能准确地识别出高速轴向柱塞泵的空化等级。 展开更多

关键词 高速轴向柱塞泵 空化等级识别 变分模态分解 极限梯度提升树

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微型高速轴向柱塞泵转子系统力矩损失仿真分析 被引量：4

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作者 李沛剑 叶绍干 +3 位作者 李旭 侯亮 赵守军 刘会祥 《液压与气动》 北大核心 2023年第11期25-33,共9页

微型高速轴向柱塞泵转子系统在充满油液的壳体内高速旋转时,产生较大的力矩损失,影响柱塞泵的效率。首先,建立了轴向柱塞泵转子系统力矩损失仿真模型。其次,分析了其力矩损失组成和柱塞泵转速与斜盘倾角对其力矩损失的影响。最后,通过... 微型高速轴向柱塞泵转子系统在充满油液的壳体内高速旋转时,产生较大的力矩损失,影响柱塞泵的效率。首先,建立了轴向柱塞泵转子系统力矩损失仿真模型。其次,分析了其力矩损失组成和柱塞泵转速与斜盘倾角对其力矩损失的影响。最后,通过不同切片位置下柱塞泵转子系统油液速度场和压力场分布特点,分析了其力矩损失。结果表明:转子系统压差力矩损失约为其黏性摩擦力矩损失的11倍,其中,柱塞-滑靴压差力矩损失约占70%;随着转角的变化,压差力矩损失波动较大,黏性摩擦力矩损失几乎保持稳定。油液压力呈梯形分布且51.4°周期性剧烈波动,由旋转中心到壳体内壁压力逐渐增大;同时,靠近出油口和下止点位置处,油液压力较小。 展开更多

关键词 微型高速轴向柱塞泵 转子系统 仿真模型 力矩损失 流场特性

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基于频谱分析和卷积神经网络的高速轴向柱塞泵空化故障诊断 被引量：15

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作者 魏晓良 潮群 +2 位作者 陶建峰 刘成良 王立尧 《液压与气动》 北大核心 2021年第7期7-13,共7页

针对高速轴向柱塞泵不同空化故障等级诊断依赖人工特征提取、识别准确率低的问题,提出了一种融合振动信号频谱分析和卷积神经网络的诊断方法。采集不同空化等级情况下柱塞泵壳体振动信号,对连续的振动数据进行切片并作频谱分析,获得频... 针对高速轴向柱塞泵不同空化故障等级诊断依赖人工特征提取、识别准确率低的问题,提出了一种融合振动信号频谱分析和卷积神经网络的诊断方法。采集不同空化等级情况下柱塞泵壳体振动信号,对连续的振动数据进行切片并作频谱分析,获得频谱图作为数据集;利用二维卷积神经网络对不同空化等级的信号频谱图进行分类。为提高所提方法的鲁棒性,采用带通滤波的方法抑制频谱图中的噪声频率。试验结果表明:对于不同信噪比的振动信号输入,均能准确地识别出柱塞泵的空化故障等级。 展开更多

关键词 高速轴向柱塞泵 空化故障诊断 频谱分析 卷积神经网络

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高速径向柱塞泵配流阀的动态特性与结构优化研究 被引量：17

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作者 严璐 廉自生 李永康 《机电工程》 CAS 北大核心 2020年第8期906-910,共5页

针对高速液压泵的研制过程中,配流阀响应频率与泵转速的匹配问题,对柱塞泵系统的流量特性、配流阀滞后问题及结构优化进行了研究。通过阀芯力平衡方程,建立了配流阀动力学模型,基于经典控制理论,通过求解力平衡方程确定了系统传递函数,... 针对高速液压泵的研制过程中,配流阀响应频率与泵转速的匹配问题,对柱塞泵系统的流量特性、配流阀滞后问题及结构优化进行了研究。通过阀芯力平衡方程,建立了配流阀动力学模型,基于经典控制理论,通过求解力平衡方程确定了系统传递函数,并对其时间响应进行了验证;在理论分析的基础上,应用AMESim软件,分析了高速阀配流系统的动态流量特性,研究了锥阀和球阀两种阀芯结构以及泵转速对系统动态特性的影响。研究结果表明:随着泵转速的提高,系统回流明显,使容积效率明显下降;锥阀更适合高速阀配流系统,同时在锥阀底部设置阻尼孔,可明显减缓阀芯对阀座的冲击力,提高阀座的使用寿命。 展开更多

关键词 高速径向柱塞泵 配流阀 AMESIM 动态特性

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