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水液压传动技术是当前国际上流体传动及控制学科前沿的、有广阔应用前景的一门新兴技术。水液压柱塞泵是水液压传动系统中最重要也是最基础的动力元件,其主要功能是为水液压传动系统提供大流量的高压水,可在水下作业装备、消防、冶金、食品、农业机械、高压水清洗、核工业等领域得到广泛的应用。水液压柱塞泵的研制涉及流体传动与控制、材料学、摩擦学、机械设计等多种学科,集中反映了水压传动的许多关键技术难点。因此,对于水液压柱塞泵的研究具有重要的理论研究意义和工程应用价值。 水压轴向柱塞泵同其他结构形式的液压泵相比,具有结构紧凑、额定压力高、寿命长等优势,是目前水液压泵研究的主要结构形式。由此本文开展了水压轴向柱塞泵振源分析、模态仿真分析、配流特性分析及样机的试验研究,本文的具体研究工作如下: (1)分析了目前国内外水液压柱塞泵振动特性的研究进展,概括了水液压柱塞泵减振的国内外研究现状,重点阐述了通过改进配流盘降低柱塞泵振动的相关研究内容,提出了本文的关键技术问题和主要研究内容。 (2)从机械振动和流体振动的角度对柱塞泵产生振动的原因进行分析,得出柱塞泵振动的传递路径。对柱塞泵振动响应机理进行研究,得到了柱塞泵上各质点的位移与激振力的关系,同时对柱塞腔内的压力脉动进行分析,得出柱塞泵预升压和预卸压阶段压力变化的理论模型。 (3)利用有限元软件ANSYS-Workbench对水压轴向柱塞泵配流盘进行模态分析,求解出配流盘低阶固有频率及相应模态振型,并在此基础上对配流盘进行结构优化,从而降低柱塞泵在额定工况下的振动,保证整个液压系统的安全运行。 (4)在考虑水压轴向柱塞泵关键摩擦副泄漏、流体的可压缩性的前提下,建立了水压柱塞泵CFD仿真模型,运用PumpLinx软件对水压柱塞泵的配流特性进行了数值模拟,得到了泵出口流量、柱塞腔压力以及柱塞腔流量等相关配流特性参数,同时对优化改进的配流盘方案进行配流特性对比,最终选出效果最优的配流盘。 (5)通过相关参数的设计计算和材料筛选,研制了斜盘式水压轴向柱塞泵样机。开展了水压轴向柱塞泵样机的跑合试验、加载试验及振动试验,试验结果表明样机在额定转速1500r/min、额定压力为14MPa时的输出流量为184.67L/min,容积效率约为81.4%,达到了课题既定的技术指标。 最后,对本文的研究工作进行了总结,并指出了进一步的研究方向。