一种恒压变量柱塞泵斜盘附加角设计方法技术

本发明专利技术公开了一种恒压变量柱塞泵斜盘附加角设计方法，包括以下步骤：A、在当附加角β为0时，根据变量泵的进口压力P

【技术实现步骤摘要】
一种恒压变量柱塞泵斜盘附加角设计方法


[0001]本专利技术涉及一种恒压变量柱塞泵斜盘，特别是一种恒压变量柱塞泵斜盘附加角设计方法。

技术介绍

[0002]随着科学技术的发展，高速重载化是航空液压泵发展的必然方向，然而，液压泵转速、流量、压力的增大必然导致出口压力脉动的增大，对于航空液压泵而言，高频的压力脉动可能导致液压管路系统发生流固耦合振动，引起管路系统失效或破坏，严重时甚至发生安全事故，因此，出口压力脉动幅值大小是衡量液压泵功能性能的关键性能指标之一。根据飞机液压规范，航空液压泵出口压力脉动指标为额定压力的
±
10％，新一代飞机可达到
±
5％，国外民机压力脉动甚至达到
±
2.5％以下。
[0003]恒压变量柱塞泵因具有结构紧凑、功率密度大、噪声低、动态特性好等特点而作为飞机液压系统的主泵。其压力脉动的根源为柱塞腔的流量脉动，而影响柱塞腔流量脉动大小的主要因素为配流盘油窗的结构尺寸，然而，不同工况下飞机液压系统所需的流量不同，使得变量泵的排量不同，某一确定的配流盘结构只能使得某个工况点的流量脉动到达最优，不能实现在任意工况下变量泵的流量脉动最优设计，导致变量泵在某些工况下压力脉动幅值增大，系统管路振动幅值随之增大，进而降低了机载液压系统的可靠性。因此，亟需研发一种恒压变量柱塞泵斜盘附加角设计方法，使得变量泵在任意工况下，其压力脉动最小。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于，提供一种恒压变量柱塞泵斜盘附加角设计方法。本专利技术能够使得变量泵在任意工况下，其压力脉动最小，进而提高恒压变量柱塞泵的功能性能及机载液压系统的可靠性和寿命。
[0005]本专利技术的技术方案：一种恒压变量柱塞泵斜盘附加角设计方法，包括以下步骤：
[0006]A、在当附加角β为0时，根据变量泵的进口压力P
始
、恒压压力P
终
和斜盘最大摆角α，确定压缩角
[0007]B、根据式1)与式2)，求出斜盘最大摆角α下相应附加角β的再通过式3)算出z轴至配流盘低压区油窗的夹角固定固定
[0008]式1)为其中，配流盘低压区油窗至z轴的夹角为柱塞腔腰形孔在配流盘上投影的夹角为θ0，配流盘高压区油窗至z轴的夹角为
[0009]式2)为其中，γ为上下死点偏转角；
[0010]式3)为θ0为柱塞腔腰形孔在配流盘上投影的夹角；
[0011]C、求出不同斜盘摆角α下的体积比随附加角β变化的曲线，不同曲线之间的交点即
是不同工况下最佳的附加角β设计值。
[0012]前述的一种恒压变量柱塞泵斜盘附加角设计方法中，步骤A中压缩角的具体计算方法为：当β＝0时，柱塞腔吸完油后的总体积为V
始
，压力为P
始
；通过压缩后的体积为V
终
，压力为P
终
，压缩角为则有再通过反解出能实现压力从P
始
增加到V
终
的式中，d
p
为柱塞直径，E为油液弹性模量，V为柱塞腔油液的初始体积，ΔV为柱塞腔油液体积变化，r为柱塞分布圆半径。
[0013]前述的一种恒压变量柱塞泵斜盘附加角设计方法中，步骤C中，求解斜盘摆角α下的体积比随附加角β变化的曲线的具体方法为：
[0014]对柱塞腔在过渡区的压力变化幅值计算公式求积分可得：
[0015]其中，V
始
＝V0‑
x
始
A
p
，V
终
＝V0‑
x
终
A
p
，Ap为柱塞截面积，，Ap为柱塞截面积，，Ap为柱塞截面积，
[0016]与现有技术相比，本专利技术基于流体力学与恒压变量柱塞泵工作原理，建立变量泵的流量脉动数学关系式，采用独特的恒压变量柱塞泵斜盘附加角的设计方法，从而可以科学地指导恒压变量柱塞泵斜盘附加角的设计，使得在任意工况下变量泵出口压力脉动均最小，进而提高恒压变量柱塞泵的功能性能及机载液压系统的可靠性和寿命。
[0017]综上所述，本专利技术能够使得变量泵在任意工况下，其压力脉动最小，进而提高恒压变量柱塞泵的功能性能及机载液压系统的可靠性和寿命。
附图说明
[0018]图1是斜盘运动示意图；
[0019]图2是滑履
‑
柱塞组件运动轨迹与分油盘结构示意图；
[0020]图3是某型变量泵最佳附加角设计示意图。
[0021]附图中的标记为：1
‑
斜盘；2
‑
滑履；3
‑
柱塞；4
‑
偏转轴；5
‑
斜盘转动轴线。
具体实施方式
[0022]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的说明，但并不作为对本专利技术限制的依据。
[0023]实施例。一种恒压变量柱塞泵斜盘附加角设计方法，如图1所示，将通过斜盘转动轴线5且与斜盘平面对应的平面定义为斜盘参考面，以内轴轴线为x轴，内轴轴伸端至尾端为x轴正方向，斜盘旋转轴线为y轴，根据右手定则确定z轴方向，建立基本坐标系。其中，绕y轴旋转的角为变量泵的摆角α，绕z轴旋转的角为附加角β。恒压变量泵工作时，根据液压系统流量需求的变化，变量机构驱动斜盘绕y轴旋转以使得摆角α随之发生变化，从而控制变
量泵输出流量的大小，而附加角β作为斜盘的结构尺寸保持不变。同时，该附加角会使得滑履
‑
柱塞组件在斜盘上运动的上下死点变化至偏转轴4上，使得航空液压泵的流场特性发生改变。
[0024]如图二所示，θn为第n颗柱塞转动角度，r为柱塞分布圆半径，则柱塞球头在各个方向的运动方程为：
[0025][0026]则滑履
‑
柱塞组件运动的上下死点偏转角γ为：
[0027][0028]假设配流盘低压区油窗至z轴的夹角为z轴至配流盘高压区油窗的夹角为柱塞腔腰形孔在配流盘上投影的夹角为θ0，配流盘高压区油窗至z轴的夹角为z轴至配流盘低压区油窗的夹角为则为提高恒压变量柱塞泵在大流量工况下的容积效率，需保证：
[0029][0030]此时，柱塞腔在与配流盘高压区油窗沟通前所转动的角度(即压缩角)为：
[0031][0032]则柱塞在x轴方向运动的初始转角为与配流盘高压区油窗沟通时的转角为
[0033]此时，柱塞在x轴方向的位置为：
[0034][0035][0036]根据流体力学方程可得柱塞腔在过渡区(即与配流盘高低压油窗均不沟通的区域)的压力变化幅值为：
[0037][0038]式中，E为油液弹性模量，V为柱塞腔油液的初始体积，ΔV为柱塞腔油液体积变化。
[0039]对上式求积分可得：
[0040][0041]过渡区柱塞腔油液的体积变化情况可根据柱塞的运动方程得出，其初始位置处柱塞腔的体积为：
[0042]V
始
＝V0‑<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种恒压变量柱塞泵斜盘附加角设计方法，其特征在于，包括以下步骤：A、在当附加角β为0时，根据变量泵的进口压力P
始
、恒压压力P
终
和斜盘最大摆角α，确定压缩角B、根据式1)与式2)，求出斜盘最大摆角α下相应附加角β的再通过式3)算出z轴至配流盘低压区油窗的夹角固定固定式1)为其中，配流盘低压区油窗至z轴的夹角为柱塞腔腰形孔在配流盘上投影的夹角为θ0，配流盘高压区油窗至z轴的夹角为式2)为其中，γ为上下死点偏转角；式3)为θ0为柱塞腔腰形孔在配流盘上投影的夹角；C、求出不同斜盘摆角α下的体积比随附加角β变化的曲线，不同曲线之间的交点即是不同工况下最佳的附加角β设计值。2.根据权利要求1所述的一种恒压变量柱塞泵斜盘附加角设计方法，其特征在于，步骤A中压缩角的具体计算方法为：当β＝0时，柱塞腔吸完油后的总体积为V
始
，压力为P
始
；通...

【专利技术属性】
技术研发人员：谷正谊，刘雨，吴茂民，王凯落，张进，赵承钊，
申请(专利权)人：中航力源液压股份有限公司，
类型：发明
国别省市：