基于AMESim的某型三缸单作用柱塞泵的脉动特性分析

2012-12-21供稿牛丽光秦娜张智慧NIULiguangQINNaZHANGZhihui

金属世界 2012年4期

关键词：三缸水阀柱塞泵

供稿| 牛丽光，秦娜，张智慧/NIU Li-guang, QIN Na, ZHANG Zhi-hui

Analysis of the Flow Pulsation of Single Acting Triplex Plunger Pump Based on the AMEsim Software

供稿| 牛丽光1，秦娜1，张智慧2/NIU Li-guang, QIN Na, ZHANG Zhi-hui

内容导读

液压泵能够正常工作，条件之一就是其密封工作腔容积要能够交替变化[1]，正是如此，液压泵不可避免的会存在流量脉动，绝大多数情况下，这种脉动是有害的[2,3,4]，因此研究高压柱塞泵的脉动特性就具有极为重要的现实意义。

本文应用仿真软件AMESim，对某型三缸单作用高压柱塞泵的脉动特性进行了仿真研究，并将仿真结果与理论分析结果进行了对比分析，结果表明仿真模型合理，仿真结果真实可信，这就为对柱塞泵脉动特性进行进一步研究提供了依据。

工作原理

该型号三缸单作用高压柱塞泵常用于某军用产品配套设备，图1为该型柱塞泵的工作原理图，如图所示：三缸单作用高压柱塞泵的曲轴由外在动力驱动，曲轴旋转时通过连杆带动柱塞上下运动。柱塞向上运动过程中，容腔容积逐渐减小，压力逐渐增大，液体通过出水阀压向高压泵出口，而此时由于进水阀处于关闭状态，液体不能通过进水阀流出；当柱塞向下运动时，情况正好相反，此时容腔容积逐渐增大，压力逐渐降低，液体通过进水阀吸入高压泵，此时出水阀则处于关闭状态，液体不能通过出水阀吸入。这样，曲轴每旋转一周，三个柱塞都会往复运动一次，完成一次吸液和压液动作，曲轴连续转动，就会将机械能转化为液体的压力能。

图1 三缸单作用高压柱塞泵工作原理图

数学模型

图2（a）为三缸单作用高压柱塞泵中某一柱塞的运动示意图，图2（b）为不考虑高压泵中曲轴、连杆以及柱塞等的重力影响时某一瞬时的速度矢量图。由图2（b）速度矢量图中速度平行四边形可得：

将上式进行化简，得：

由于：

同理，可求得与其相位相差120°和240°的另外两个柱塞的轴向速度，由可得三个柱塞的瞬时流量，将瞬时流量相加，在不考虑泄漏的情况下，可得该高压泵的理论瞬时流量q。柱塞泵参数，求的其柱塞面积为 A = 0 .0023m2，将理论瞬时流量q绘制成曲线，如图5中曲线a（实线）所示。

仿真模型

仿真软件AMESim

AMESim软件是专门用于模拟工程系统的仿真软件，该软件尤其适用于液压与气动系统的仿真研究。在AMESim软件中，用符号来表达液压元件的实际功能及其主要规格参数，能够非常方便地构建仿真模型，以进行时域或频域的仿真研究。另外，仿真结果以多种形式显示，能够直观的表达工程系统的运行结果，便于对系统进行分析。因此，采用AMESim软件对该系统进行仿真研究[5]。