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            寬幅排量工況下REXROTH力士樂軸向柱塞泵容積損失及效率變化特征
            發布時間:2016-11-01 瀏覽次數:1778
            REXROTH力士樂軸向柱塞泵A10VSO100
            液壓傳動技術具有功率密度大,極限工作參數高、響應頻率快等突出優點,其應用范圍十分廣泛,尤其是在要求驅動功率大、空間限制比較嚴格的場合,如工程機械、礦山冶金、建筑機械、注塑機械、機床設備以及航天航空等領域。但另一方面,液壓傳動技術也存在效率低、能耗大等缺點。作為液壓傳動系統核心動力元件之一的REXROTH力士樂軸向柱塞泵,其最突出的一個優點是泵的排量可以便捷的進行控制與調節,實現泵輸出的功率與負載的匹配。因此,相較于閥控系統,變排量泵控系統可以提高液壓傳動系統的效率。在變排量泵控系統中,REXROTH力士樂軸向柱塞泵為適應負載的需求,常常工作在一個大幅度變化范圍的排量工況下。作為泵控系統的液壓動力源,軸向柱塞泵在大幅度變化范圍排量工況下的效率和能耗品質是決定變排量泵控系統效率性能的關鍵因素。

            REXROTH力士樂軸向柱塞泵是機械結構、電子控制、液壓技術及彈性流體動力潤滑技術高度交叉耦合的一種動力元件,泵內部零部件間配合非常緊湊,運動學、動力學關系高度耦合,結構極其復雜,造成了泵內能耗種類多、能耗源分布雜、能耗源檢測難、難于評估各能耗源對泵總能耗影響程度等問題。對這些問題的研究有助于加深對泵的效率及能耗在大幅度變化范圍排量工況下的分布特征及變化規律的理解與認識,有助于低能耗、更高效率性能軸向柱塞泵的設計。針對現有研究的不足,本研究基于納維-斯托克斯方程及流體連續性方程,推導出考慮了多種因素影響的滑靴副泄漏方程,并基于此方程建立軸向柱塞泵容積損失顯式的解析模型,結合在不同壓力、轉速及排量工況組合下對泵損失進行的大量實驗測試,對寬幅排量工況下泵的效率及各容積損失變化特征進行了研究討論。

            研究結果表明:

            1、REXROTH力士樂軸向柱塞泵總效率隨著排量的減小而顯著下降,當泵轉速由額定轉速降到48%額定轉速時,軸向柱塞泵低效區在小排量工況時顯著擴大;

            2、在額定轉速工況下,5~35 MPa壓力等級及13%~100%滿排量變化范圍內,泵容積損失在泵總損失中所占比例在13%~47%范圍內變化;

            3、額定轉速下泵壓縮流量損失在總容積損失中所占的比例在30 MPa壓力及88%滿排量等級以上時最高可達41%,此后隨著排量的減小而逐漸減??;當排量降至低于38%滿排量或壓力降至低于5 MPa時,壓縮流量損失在泵總容積損失中占比低于20%;

            4、壓縮流量隨排量減小而減小,而在絕大部分工況下,泵泄漏流量的典型變化特征是隨著排量減小而逐漸增大,或先隨著排量減小而減小,當減小到某一極小值時隨著排量進一步的減小而逐漸增大;

            5、由滑靴擠壓微運動造成的滑靴副擠壓泄漏可以達到與由壓差效應造成的滑靴副壓差泄漏相當的數量級;

            6、本研究中建立提供的模型可以為高性能軸向柱塞泵的設計提供理論參考與技術支持。
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