360°双螺旋副旋转油缸内流动特性及效率研究

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360°双螺旋副旋转油缸较叶片式结构摆动油缸及齿轮齿条式摆动缸相比,具有体积小、回转精度高、重量轻、效率高等优点。在工程机械、建筑机械、矿山机械中具有广阔的应用前景。但是,仅美国Helac公司、德国HKS公司等少数几家公司能生产。在这样的条件下,对360°双螺旋副旋转油缸进行研究,从而实现其国产化是必然的。其主要的工作内容是:从机理上对旋转油缸的螺旋曲面复杂层流流动进行分析。利用计算流体力学的基本理论,建立液压油流动的Soildworks-Gambit-fluent数值仿真模型,给出符合实际的初始及边界条件,获得液压油在缸内螺旋副间的摩擦力随构参数及压强、活塞速度等的变化规律,并以此求得传动效率;根据能量方程、连续性方程、N-S方程,建立环形间隙液压油内泄漏的数学模型。在此基础上利用fluent软件进行数值仿真,探讨其在实际工况下,油缸内部间隙螺旋流的流动特性、内泄漏规律。为优化油缸结构参数、选择合理的制造精度、减少内泄漏、提高容积效率提供理论依据。搭建实验台,对360度双螺旋副旋转油缸进行实验,对比实验效率曲线与理论效率曲线,发现误差少,说明效率公式可信。
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