雙作用橢圓軌道滾柱泵的研究.pdf

1、滾柱泵是一種新型容積泵,其不但擁有容積泵易實(shí)現(xiàn)高壓的特點(diǎn),還具備大排量低脈動(dòng)的特性。該泵的容積結(jié)構(gòu)結(jié)合了柱塞泵和葉片泵的結(jié)構(gòu),所以它擁有高功率密度的特點(diǎn),可以輕易實(shí)現(xiàn)大排量;其配流方式采用端面配流,減少了配流軸這一環(huán)節(jié),增加了泵的壽命和可靠性。
　　本文以雙作用橢圓軌道滾柱泵為研究對(duì)象,針對(duì)該泵現(xiàn)有設(shè)計(jì)方法和特性研究的不足,對(duì)其輸出特性、運(yùn)動(dòng)動(dòng)力特性、流場(chǎng)特性等方面進(jìn)行分析研究;并且鑒于雙作用橢圓軌道滾柱泵的特殊工作模式,提出了一

2、種改變 U型槽偏角的方式來(lái)調(diào)整該泵的脈動(dòng)規(guī)律;最后設(shè)計(jì)出一款專門用于雙作用橢圓軌道滾柱泵特性計(jì)算的軟件。
　　該泵輸出特性的研究方法是利用橢圓面積弧長(zhǎng)特性公式,探索出該泵的容積公式,繼而可以進(jìn)一步推導(dǎo)出該泵的流量及脈動(dòng);然后以仿真分析的方式為主要研究方法,探索該滾柱泵結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)輸出脈動(dòng)的影響,并對(duì)脈動(dòng)程度進(jìn)行分類處理。結(jié)果表明:該泵的輸出流量比相同參數(shù)下的徑向柱塞泵和葉片泵都要大。脈動(dòng)的程度主要受到滾柱數(shù)目限制,一般變化規(guī)律是隨滾

3、柱數(shù)目的增多而降低,但滾柱數(shù)目為偶數(shù)時(shí)的流量脈動(dòng)基本大于奇數(shù)時(shí)的流量脈動(dòng)。
　　該泵運(yùn)動(dòng)動(dòng)力特性是通過建立該泵的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)模型開展的。基于滾柱在泵運(yùn)轉(zhuǎn)過程中運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和受力形式,推導(dǎo)出滾柱與定子內(nèi)壁和 U型槽之間的接觸力公式;而后根據(jù)赫茲定理的接觸應(yīng)力公式和該泵的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn),推導(dǎo)滾柱在任意位置的接觸應(yīng)力大小及分布。
　　利用Fluent軟件對(duì)滾柱在U型槽的運(yùn)動(dòng)的流場(chǎng)進(jìn)行分析。在模型簡(jiǎn)化的基礎(chǔ)上,仿真分析了U型槽內(nèi)液體受滾柱運(yùn)

4、動(dòng)影響的流場(chǎng)特性;再通過對(duì)比分析,推測(cè)出滾柱與U型槽間隙的大小對(duì)該流場(chǎng)特性的影響。
　　基于前面該泵輸出特性的研究結(jié)果,發(fā)現(xiàn)可以通過改變 U型槽偏角的方式來(lái)改變?cè)摫玫牧髁考懊}動(dòng)特性。研究結(jié)果表明:該偏角對(duì)減小滾柱泵的脈動(dòng)有一定實(shí)際意義,驗(yàn)證了該方法的可行性。
　　最后結(jié)合雙作用橢圓軌道滾柱泵的輸出特性和運(yùn)動(dòng)動(dòng)力特性的研究成果,通過 Matlab/Gui設(shè)計(jì)開發(fā)了針對(duì)雙作用橢圓軌道滾柱泵特性計(jì)算的軟件。該軟件界面操作簡(jiǎn)單,用戶