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二維液壓泵吸油特(tè)性(xìng)分析
2020.01.07
0 引言


液壓(yā)泵是液(yè)壓系統(tǒng)的動力(lì)輸出單元,二(èr)維液壓泵(bèng)與傳統液壓泵(bèng)的結構不(bú)同,具(jù)有摩擦副(fù)少轉(zhuǎn)速高(gāo),功率因數大等優(yōu)點,本研(yán)究基于cfd流暢解(jiě)析的方法(fǎ),分析(xī)了泵(bèng)的(de)入口特(tè)性,并提出(chū):二維(wéi)液壓泵具有入(rù)口自增壓功能(néng)。


1 結(jié)構


1.1  液(yè)壓泵(bèng)結構(gòu)

圖(tú)1所(suǒ)示為(wéi)泵的(de)結構剖面(miàn)示意圖,油(yóu)液經過泵(bèng)入(rù)口、旋轉面、活(huó)塞入口進入到吸油腔中(zhōng),此液體流動路徑構成(chéng)了泵的(de)吸油流道(dào)。




圖(tú)1  剖面示(shì)意圖

1.2  設計(jì)參數

設計(jì)參數如表1所示

2 流場解(jiě)析


2.1  數(shù)學建(jiàn)模

将(jiāng)吸油(yóu)流道建立(lì)如圖(tú)2所示(shì)模型(xíng),模型對實(shí)際流(liú)道進行了(le)優化。



圖(tú)2  數學模(mó)型


2.2  網(wǎng)格劃分與邊界(jiè)條件(jiàn)

采用(yòng)了六面體(tǐ)與(yǔ)四(sì)面體(tǐ)的混合網(wǎng)格對(duì)模型進行劃分(fèn),其中網格最(zuì)薄(báo)處超(chāo)過5層,總數量為350萬,網(wǎng)格劃(huà)分和局部放大(dà)圖如圖3所示。 



圖(tú)3  網格(gé)劃(huà)分


邊界層設(shè)置為:入口壓力101325 pa,出口速度1.3 m/s,旋轉(zhuǎn)面分别設(shè)置不(bú)同的(de)速度,在不(bú)同的速度(dù)下進(jìn)行流(liú)場解(jiě)析,旋(xuán)轉面的速(sù)度參(cān)數設置如表2所(suǒ)示。


2.3  結果分(fèn)析

計算得壓力分布(bù)雲圖如圖(tú)4所示(shì)。從圖中可以看(kàn)出:0 r/min下最(zuì)高壓力(lì)1.02×105 pa、4000 r/min下最(zuì)高壓力1.02×105 pa、8000 r/min下(xià)最高(gāo)壓力(lì)1.1×105 pa、15000 r/min下最高壓力1.46×105 pa、20000 r/min下(xià)最高(gāo)壓力(lì)1.95×105 pa,從不同轉(zhuǎn)速的最高壓力(lì)可以看出(chū),轉速越高機械能轉(zhuǎn)化的(de)壓力(lì)能越大;不(bú)同轉(zhuǎn)速下(xià)對應的旋轉面(miàn)流出壓力分别(bié)為0 r/min下壓力(lì)9.85×104 pa、4000 r/min下壓(yā)力9.87×104 pa、8000 r/min下壓力9.92×104 pa、15000 r/min下壓(yā)力1.1×105 pa、20000 r/min下壓力1.2×105 pa,轉速(sù)越高流經旋轉(zhuǎn)面的(de)壓力(lì)能越(yuè)大;不同(tóng)轉(zhuǎn)速下(xià)對應的(de)旋轉面(miàn)流入(rù)壓(yā)力分别為0 r/min下壓力9.88×104 pa、4000 r/min下壓(yā)力9.9×104 pa、8000 r/min下壓(yā)力9.97×104 pa、15000 r/min下壓(yā)力1.04×105 pa、20000 r/min下壓力9.5×105 pa,轉速(sù)越高(gāo)從入口至(zhì)旋轉面的壓差(chà)越小,介(jiè)質流入(rù)越困難(nán),當轉(zhuǎn)速達到(dào)15000 r/min時(shí),形成局(jú)部低(dī)壓區,産生(shēng)勢能(néng)消(xiāo)耗(hào)壓力(lì)能,造成損(sǔn)耗,轉(zhuǎn)速達(dá)到(dào)20000 r/min時,低壓(yā)區覆蓋整(zhěng)個流(liú)道,壓(yā)力能(néng)全部轉化為勢能。


模型(xíng)的(de)速度分(fèn)布(bù)雲圖(tú)如圖5所示,在旋轉面(miàn)流入、流出(chū)兩處(chù)均存(cún)在紊(wěn)流,形成了(le)漩渦(wō), 随轉速(sù)的升高漩渦的面積變(biàn)大,流入處的漩(xuán)渦邊(biān)緣産(chǎn)生的(de)高壓造(zào)成入口(kǒu)吸油困難,流出(chū)處的(de)漩渦邊緣中心(xīn)産生的低(dī)壓使得流(liú)出困難,造成出(chū)口壓力降(jiàng)低,與(yǔ)不同轉(zhuǎn)速(sù)下對(duì)應的(de)出口(kǒu)壓力符合(hé)。



3 結(jié)論


經過不同轉(zhuǎn)速下(xià)的解(jiě)析計算,得出結(jié)論如下。

(1) 入(rù)口具有自(zì)增壓(yā)能力(lì),并且轉速(sù)越高(gāo)增壓(yā)能力(lì)越強,當轉(zhuǎn)速達(dá)到20000 r/min時(shí),入(rù)口壓力(lì)可以(yǐ)提高1×105 pa,大大(dà)增強(qiáng)了泵的吸油能(néng)力。

(2) 局部(bù)漩渦(wō)會(huì)影響(xiǎng)增壓效果,雖然(rán)吸油口具(jù)備增(zēng)加能(néng)力(lì),但是由(yóu)于旋(xuán)轉面産生(shēng)的漩渦影響到(dào)了介質的流(liú)動(dòng),造成增壓(yā)效果(guǒ)不理想,需(xū)要改(gǎi)善吸油流(liú)道,優化結構設計,以達到理想的自(zì)增壓功能(néng)。

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