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虛擬樣機的斜ATOS柱塞泵仿真研究
ATOS柱塞泵是一種應用廣泛、控制多樣、結構復雜的液壓動力元件。隨著液壓傳動和控制技術的不斷發(fā)展,ATOS柱塞泵將向著高壓大排量的方向發(fā)展,其產品的開發(fā)速度及其可靠性日益成為挑戰(zhàn)性的因素。為研究、設計和開發(fā)高性能的ATOS柱塞泵,單純運用傳統(tǒng)的設計方法需要進行樣機的試制和各種性能試驗,周期長、成本高、變更參數(shù)和條件比較困難。

虛擬樣機的斜ATOS柱塞泵仿真研究
目前,直驅ATOS柱塞泵技術已趨于成熟,但其性能測試主要采用井口憋壓的方式,通過測試壓力、電參等參數(shù)間接計算直線電機的舉升力,計算數(shù)值與電機特性曲線誤差較大,不能滿足對設備性能的驗證及評價。為此設計了一套直驅ATOS柱塞泵機組性能測試裝置,實現(xiàn)了對直驅ATOS柱塞泵機組推力、行程、電參等參數(shù)的直接測量,可以滿足對多種規(guī)格直驅ATOS柱塞泵機組性能的驗證及評價,并對直驅ATOS柱塞泵機組測試裝置進行了應用,分別對應用柔性控制柜和應用常規(guī)控制柜的直驅ATOS柱塞泵機組性能參數(shù)進行了檢測。
將內燃機和ATOS柱塞泵工作原理進行組合,實現(xiàn)了內燃機和ATOS柱塞泵結構的一體化設計。提出了一種直接利用內燃機活塞的直線往復運動實現(xiàn)流體壓力能輸出的新工作模式。在對內燃式ATOS柱塞泵進行功能分析和分解的基礎上,構思出實現(xiàn)各分功能(功能元)的裝置、機構或元件。通過組合得到了多種設計方案,并對選出的4種設計方案進行了分析和比較,再根據(jù)其中一個設計方案完成了以水為工作介質的內燃式ATOS柱塞泵樣機的制作、試驗和仿真計算。結果表明,該設計方案可行,實現(xiàn)了預期功能,其主要工作性能指標與內燃機-ATOS柱塞泵組合系統(tǒng)相比有明顯改善。將虛擬樣機技術運用到ATOS柱塞泵的設計開發(fā)過程中,可以對泵的液壓系統(tǒng)和運動控制部分進行精確的仿真分析,提高ATOS柱塞泵的設計水平。以A4VSG750型斜盤斜ATOS柱塞泵為研究對象,在UG三維設計軟件建立的斜ATOS柱塞泵裝配模型的基礎上,聯(lián)合液壓系統(tǒng)仿真軟件AMESim和多體系動力分析仿真軟件ADAMS,通過兩者之間的接口,建立了斜ATOS柱塞泵的機液一體化虛擬樣機模型；在ANSYS中將泵的芯部運動部件柔性化,通過與ADAMS之間的數(shù)據(jù)交換,建立了泵的剛柔耦合動力學模型。

虛擬樣機的斜ATOS柱塞泵仿真研究
對泵的機液一體化虛擬樣機模型進行仿真分析,研究了泵在不同工況時的出口流量脈動特性和柱塞腔的壓力變化,找出其中的規(guī)律；同時分析了泵在不同工況時的柱塞運動情況和芯部零件的受力狀況,為斜盤斜ATOS柱塞泵的設計提供參考。對泵的剛柔耦合模型進行仿真分析,得到泵軸和柱塞在不同工況時的應力和應變分布云圖,既可分析柱塞和泵軸的強度可靠性,也為其結構改型和系統(tǒng)開發(fā)提供了理論基礎。