如何开展升降车柱塞泵全耦合动力学分析???     番禺升降车租赁,  番禺升降车出租,  广州升降车出租     柱塞泵通过联轴器与电动机连接，考虑联轴器一般为柔性，建立其动力学模型，k为柔性联轴器扭转刚度。联轴器动力学模型输入为电机角速度ωe，输出为柱塞泵驱动转矩Td。将该模型嵌入柱塞泵仿真模型中。通过节流加载调节柱塞泵工作压力pL。采用Runge-Kutta算法对柱塞泵仿真模型进行数值求解，系统仿真参数，将柱塞泵流量ΔQp、压力phigh、转速np和转矩Td作为模型输出，用于机液耦合动力学分析。将柱塞腔出口流量Qpp、柱塞压力pcp和柱塞副摩擦力Ffn作为模型输出，用于分析柱塞泵内部子系统耦合情况。将各摩擦副总泄漏流量和总库伦摩擦转矩作为仿真模型输出，用于分析柱塞泵能量损耗情况。同时，考察斜盘倾覆力矩。设定α=20°，ne=2000r/min，节流加载调节工作压力为10MPa，运行平稳后在100ms内，节流加载工作压力至20MPa；稳定运行200ms后在100ms内，降低ne减载工作压力至10MPa。柱塞泵流量ΔQp、压力phigh、转速np和转矩Td瞬态响应波形，稳态局部时域波形.  

    机液耦合动力学分析,    目前，考虑到柱塞泵压力脉动对系统的影响（噪声加大、可靠性降低），国内外学者重点关注了柱塞泵流量脉动和机械振动。本文将就此开展深入研究，为突出研究特色，本小节重点分析机液耦合动力学影响下的柱塞泵压力、流量脉动和转速、转矩波动之间的影响机理。柱塞泵功能在于实现机械能向液压能转换，功能形成过程中主轴-缸体子系统（机械物理子系统）和油腔-配流子系统（液压物理子系统）之间的机液耦合起关键作用。机液耦合动力学使得柱塞泵内部子系统相互影响，即不仅在主轴-缸体子系统带动下完成油腔-配流子系统的泵油功能，同时油腔-配流子系统流量脉动导致的压力脉动也会对主轴-缸体子系统造成影响，表现为柱塞泵转矩和转速的波动，波动的转速又会导致流量脉动增大。转速ne一定时，柱塞泵流量ΔQp随工作压力pL的升高而减小，转矩Td随pL的升高而增大，ΔQp、phigh、np和Td的脉动幅值均随pL的升高而加大，np和Td的脉动还未对ΔQp和phigh造成严重影响。随ne的降低，pL降低，ΔQp脉动幅值减小，由于phigh脉动频率接近主轴-缸体子系统共振频率，np和Td的脉动幅值加大，已对ΔQp和phigh造成严重影响。对比分析全耦合模型与局部模型(油腔-配流子系统)ΔQp和phigh响应波形，比对可以看出当np大于ne时，全耦合模型ΔQp和phigh大于局部模型，当np小于ne时，全耦合模型ΔQp和phigh小于局部模型，说明柱塞泵子系统之间相互耦合。机液耦合分析表明，油腔-配流子系统流量脉动引起压力脉动，同时，在机液耦合作用下，压力脉动影响主轴-缸体子系统转速和转矩波动，转速波动幅度达到一定程度会对流量脉动造成严重影响，柱塞泵内部子系统之间的耦合作用随着负载的加大而增强。可见，分析柱塞泵流量脉动机理是从根本上探寻提高柱塞泵性能的有效途径。柱塞泵流量脉动幅值随着转速和压力的升高而加大，说明配流盘配流过程中，油液型性演变对柱塞泵流量有重要影响，油液型性演变规律有待深入研究。将柱塞泵出口流量仿真结果分别与已有流场仿真结果和实测结果进行对比，可以看出仿真结果与之相吻合，柱塞泵出口流量时域波形形态一致，脉动幅值随工作压力升高而加大，已有研究结果表明，流量倒灌是高压工况下流量脉动加剧的主要原因。

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      内部子系统耦合分析,   全面把握柱塞泵全耦合动力学特性，需更深层次地分析柱塞泵内部子系统耦合情况，其中包括柱塞腔流量、柱塞腔出口压力和柱塞副摩擦力。工作压力越大，柱塞腔倒灌流量越大，射流量越小，完全进入高压工作区后，pcp跟随phigh变化，Ffn跟随pcp变化。ne越大，柱塞腔射流量越大，压力冲击现象也愈发明显。上述分析结果表明，柱塞腔流量倒灌与射流是加剧流量脉动的主要原因，因此，随着转速和压力的升高，柱塞泵流量脉动幅值加大。受流量倒灌与射流的影响，柱塞泵转速和压力越高，柱塞腔压力冲击越明显，柱塞副库伦摩擦力变化越剧烈。可见，柱塞泵内部子系统之间存在着强耦合作用，其耦合界面服役环境恶劣，非线性载荷、高应力集中等复杂因素集中于此，极端工况下极易导致柱塞设备效率下降，摩擦副磨损加剧。

     柱塞泵内部耦合情况（pL=10MPa）将柱塞腔流量和压力仿真结果与已有仿真结果进行对比，可以看出本文结果与之吻合较好，柱塞腔流量倒灌和射流直接影响流量脉动。将柱塞副库伦摩擦力仿真结果与已有实测结果进行对比，可以看出，库伦摩擦力随着柱塞的伸入而减小，柱塞达到BDC时存在摩擦力冲击，这与本文的分析结果是一致的。

     能量损耗分析各摩擦副泄漏流量，库伦摩擦转矩。Ql为柱塞泵总泄漏流量，Tf为柱塞泵总库伦摩擦转矩。滑靴副泄漏流量占有较大比重，其次是配流副，最小是柱塞副，这主要是由于滑靴副静压润滑的需要。配流副库伦摩擦转矩最大，其次是柱塞副，最小是滑靴副。滑靴副泄漏流量和配流副库伦摩擦转矩均与pcp有关，表现为极为相似的时域波形。由于困油及油液压缩性，柱塞泵理论吸油流量Qs略小于理论排油流量Qp，由于配流盘配流过程中的阻尼作用，Td略大于TΩ。Ql和Tf受pL的影响较大，受ne的影响较小。(ne=2000r/min，pL=20MPa)将各摩擦副泄漏流量仿真结果与已有数学模型分析结果和流场仿真结果进行对比，可以看出，各摩擦副泄漏流量占比与本文分析结果一致，其中，总泄漏流量时域波形与流场仿真结果吻合较好。随pL的加大，容积效率降低，机械效率升高；随ne的升高，容积效率升高，机械效率降低。通过能量损耗分析，基本掌握了导致高负荷下柱塞泵效率下降的主要原因是各摩擦副泄漏与库伦摩擦，有关困油现象以及油液压缩导致的流量损失和配流盘配流过程中的阻尼作用尚未明朗，需要做进一步的机理分析。斜盘倾覆力矩均值和幅值随pL升高而增大，其中Mxx最为平稳，Myy均值最大，Mzz幅值最大。作为主轴-缸体子系统负载转矩，平稳的Mxx意味着平稳的np，这是转速波动随pL升高而加剧的动力学内因。Myy由柱塞泵壳体承担，壳体强度校核与模态分析中应予以考虑，本文将不做深入研究。考虑到Mzz波动幅值随pL升高而加大，高压下斜盘倾角控制系统稳定性将会受到严重影响。上述分析结果与已有仿真结果相吻合。柱塞泵全耦合动力学分析结果充分说明：柱塞泵运行状态和效率变化规律仿真结果与实际情况相吻合。

      以斜盘式轴向柱塞泵为例，进行了柱塞设备全耦合动力学参数化建模与数值仿真分析。首先，根据柱塞设备全耦合动力学模型特点，提出采用无量纲化的模型处理方法，降低模型刚性比；然后，根据柱塞泵无量纲动力学模型，基于S-functions建立了柱塞泵参数化仿真模型，重点考虑了时变参数和状态变量输出仿51真模型；最后，通过数值求解得到不同工况下柱塞泵动力学分析结果，与已有研究结果进行对比，全面考察了模型的有效性和正确性，得到以下结论：（1）对于工作转速为1500r/min压力为10MPa的HPV55柱塞泵，全耦合动力学模型估算结果表明，原有模型刚性比高达105，而无量纲模型仅为1.2，可见针对柱塞设备全耦合动力学模型提出的模型无量纲处理方法，显著降低了模型刚性比，对于提高模型仿真效率十分有利。（2）全耦合动力学分析结果表明：高压状态下，流量和压力脉动与转速和转矩脉动之间的耦合十分明显，流量脉动导致压力脉动，压力脉动又会加剧转速与转矩的波动，转速脉动幅值到达一定程度时会严重影响流量脉动，流量脉动从根本上影响了柱塞泵动力学性能。（3）柱塞泵内部子系统耦合情况分析结果表明，柱塞腔流量倒灌与射流是加剧流量脉动的主要原因。受其影响，柱塞泵的转速和压力越高，柱塞腔压力冲击越明显，柱塞副库伦摩擦力变化越剧烈。分析耦合界面能量损耗机理，对于深入研究极端工况下柱塞设备效率下降机理有重要指导意义。（4）全耦合动力学（机液耦合动力学、内部子系统耦合、能量损耗和斜盘倾覆力矩等方面）仿真结果与实际情况的吻合，与已有研究结果的对比分析验证了动力学模型的有效性和正确性。

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