基于AMESim的恒压力轴向柱塞泵动态特性仿真
基于AMESim的顶驱用轴向柱塞泵仿真_汪菲
（ 3）
1818
机械科学与技术
第 30 卷
柱塞初始位置坐标 x0 0 y = R 0 z0 0 代入坐标变换公式（ 3 ） 计算可得 x2 － R sinβcosθ y = R cosβcosθ 2 z R sinθ
（ 1）
－ sinβ 0 x1 cosβ 0 y1 0 1 z1 sinβsinθ x0 － cosβsinθ y0 cosθ z0
（ 2）
柱塞坐标变换公式 x 2 cosβ － sinβcosθ y = sinβ cosβcosθ 2 z2 0 sinθ
4 ） 控制阀模型。 图 8 为柱塞泵压力控制阀原理图。首先从泵打 油到 B 点， 中间经过液控线， 一路到下面的弹簧腔， ， 迫使弹簧腔推动活塞 从而配油盘倾角增大， 此时泵 以较大的流量输出； 一路到上面的溢流阀和两个换 向阀左， 当压力足够大后， 推动换向阀右移， 从而进 入中间的无杆腔 （ 换向阀下方 ） ， 推动活塞左移， 从 而配油盘倾角减小， 输出流量减小， 当压力达到设定
要： 研究了顶驱用斜盘式轴向柱塞泵出口压力 、 流量特性。根据顶驱用斜盘式轴向柱塞泵的内 部结构及部件工作原理， 推导了顶驱用斜盘式轴向柱塞泵单个柱塞运动模型 ， 设计了顶驱用斜盘式 摘 轴向柱塞泵基于 AMESim 的部件及整体仿真模型。通过参数设置、 模型仿真， 确定顶驱用斜盘式轴 向柱塞泵调压阀的预紧力是影响最大出口压力的主要因素 。 针对顶驱液压系统的工作压力需要， 通过参数调整， 确定顶驱用斜盘式轴向柱塞泵工作时 ， 调压阀预紧力的数值。 关 键 词： 轴向柱塞泵； AMESim 仿真； 出口压力 中图分类号： TH137． 1 文献标识码： A 8728 （ 2011 ） 11181606 文章编号： 1003-
基于AMESim斜盘式轴向柱塞泵建模与故障维护
基于AMESim斜盘式轴向柱塞泵建模与故障维护基于AMESim斜盘式轴向柱塞泵建模与故障维护一、引言斜盘式轴向柱塞泵作为流体传动元件的一种，具有结构简单、运行可靠、排量调整范围广等优点，在工业自动化领域广泛应用。
然而，长期使用和恶劣的工作环境往往导致泵的故障和性能下降。
因此，对斜盘式轴向柱塞泵进行建模与故障维护的研究具有重要意义。
二、基于AMESim的斜盘式轴向柱塞泵建模方法AMESim（Advanced Modeling Environment for System Simulation）是一种基于模型的系统仿真软件，可用于建立复杂系统的模型。
基于AMESim对斜盘式轴向柱塞泵进行建模，可以实现对泵的性能特点和工作过程的仿真分析。
1. 建立斜盘式轴向柱塞泵的几何模型首先，根据斜盘式轴向柱塞泵的结构特点，建立几何模型。
斜盘式轴向柱塞泵由壳体、驱动轴、斜盘、柱塞等组成。
使用AMESim的绘图工具，按照实际尺寸和空间布置关系，绘制出泵的三维几何模型。
2. 建立斜盘式轴向柱塞泵的动力学模型根据斜盘式轴向柱塞泵的工作原理和流体力学原理，建立泵的动力学模型。
利用AMESim提供的各种元件和连接线，将泵的进口、出口、油液管路、与泵相连的液压驱动元件等进行连接，形成完整的泵动力学模型。
三、斜盘式轴向柱塞泵的故障分析与维护1. 斜盘磨损与泄漏斜盘式轴向柱塞泵长期工作会导致斜盘表面磨损严重，进而引起泵内部泄漏问题。
通过建立斜盘磨损与泄漏的模型，在AMESim中模拟泵内部液体的动态流动情况，观察斜盘表面的磨损程度和泄漏情况，以及对泵性能的影响。
对于斜盘磨损和泄漏问题，可采取定期更换斜盘或修复斜盘表面，保证泵的正常工作。
2. 柱塞卡涩和失效在斜盘式轴向柱塞泵中，柱塞的卡涩和失效是常见的故障现象。
通过建立柱塞卡涩和失效的模型，模拟柱塞运动过程中的摩擦和磨损情况，观察柱塞的动态响应和工作状态。
在实际维护中，应定期检查柱塞的状态，及时发现柱塞的卡涩和失效问题，并进行维修或更换。
径向恒流柱塞泵Amesim仿真研究
径向恒流柱塞泵Amesim仿真研究前言我国已近进入了制造业大国行列，但是自主设计和创新设计能力亟待提高。
现代产品的设计要求在尽可能短的时间内以最低的成本推出新的产品，那么只有耕具动态性能指标要求来设计系统，从系统的角度优化设计元件，才能设计出性能优良的产品，满足日益激烈的市场竞争和愈加苛刻的技术要求，增加自主创新能力。
随着国内工业界对设计和研发的要求迅速提高，越来越多的工程技术专家意识到系统仿真在整个产品研发周期中的重要性。
油液控系统的非线形以及研究研制过程耗资巨大，也内人士很早就开始运用仿真和优化手段进行设计。
其中软件包AMESim能够从元件设计出发，可以考虑摩擦，油液和气体的本身特性，环境温度等非常难的建模的部分，直到组成部件和系统进行功能性能仿真和优化，并能够联合其他优秀软件和优化，还可以考虑控制器在环构成闭环系统进行仿真，使设计出的产品完全满足实际应用环境的要求。
AMESim 为多学科领域复杂系统建模仿真解决方案（英文缩写：Advanced Modeling Environment for Simulation of engineering systems），引领着世界协同仿真之路。
AMESim提供了一个系统工程设计的完整平台，使得用户可以在一个平台上建立复杂的多学科领域系统的模型，并在此基础上进行仿真计算和深入的分析。
用户可以在AMESim平台上研究任何元件或系统的稳态和动态性能。
例如在燃油喷射、制动系统、动力传动、机电系统和冷却系统中的应用。
面向工程应用的定位使得AMESim成为在汽车、液压和航天航空工业研发部门的理想选择。
工程设计师完全可以应用集成的一整套AMESim应用库来设计一个系统，所有的这些来自不同物理领域的模型都是经过严格的测试和实验验证的。
AMESim使得工程师迅速达到建模仿真的最终目标：分析和优化工程师的设计，从而帮助用户降低开发的成本和缩短开发的周期。
AMESim使得用户从繁琐的数学建模中解放出来从而专注于物理系统本身的设计。
基于AMESim的负载敏感轴向柱塞泵的动态特性分析_尹杰
doi ∶ 10． 11832 / j． issn． 1000－4858． 2014． 07． 029
液压与气动
107
基于 AMESim 的负载敏感轴向柱塞泵的 动态特性分析
尹
1 2 1 1 1 杰 ，张建敏 ，张远深 ，鲜雪萍 ，于鸿飞
（ 1． 兰州理工大学 能源与动力工程学院，甘肃 兰州 730050 ； 2． 上海振华重工（ 集团） 股份有限公司，上海 200125 ）
根据实际尺寸在 AMESim 软件中建立了负载敏感轴向柱 要： 介绍了负载敏感轴向柱塞泵的工作原理， 塞泵模型， 对泵的负载敏感特性和动态稳定性进行仿真分析。对比仿真结果与试验结果， 泵的工作特性曲线与 。 实际情况相符 分析负载敏感阀和压力切断阀旁侧的阻尼孔大小对泵的动态稳定性的影响并得出结论。 摘 关键词： 负载敏感; 轴向柱塞泵; 动态特性; AMESim; 阻尼 中图分类号： TH137． 5 文献标志码： B 4858 （ 2014 ） 07010704 文章编号： 1000-
1． 变量泵 2． 复位液压缸 3． 变量液压缸 4． 节流阀 5． 负载敏感阀 6． 压力切断阀
［6 ］
。 目前该软件在工
如图 2 为某公司 A10VSO71 泵变量控制阀实物剖 面图， 本研究根据实际尺寸在 AMESim 中搭建变量泵 模型如图 3 ， 然后根据实测数据在模型中输入相应的 2 为节流阀用来调节供给 参数。图 3 中 1 为变量泵， 3 为比例溢流阀用来模拟负载， 4 为负载 负载的流量， 5 为压力切断阀， 6 为变量机构。 敏感阀，
图2
控制阀剖面图
1． 变量泵 2． 节流阀 3． 比例溢流阀 4． 负载敏感阀 5． 压力切断阀 6． 变量机构
基于AMEsim的某型航空发动机轴向柱塞泵特性仿真
基于AMEsim的某型航空发动机轴向柱塞泵特性仿真刘明明;石宏;黄笑飞【摘要】分析了柱塞泵的工作原理,建立了柱塞泵柱塞的运动方程.在此基础上,利用AMEsim工程仿真软件建立了单个柱塞的仿真模型.根据某型航空发动机上柱塞泵的结构参数设置了仿真参数,分析了分油盘结构对柱塞的影响；并在不同的斜盘角度下,分析了柱塞腔的压力、轴向油压作用力的变化情况；最后,对在不同泄漏间隙条件下的泄漏量进行了分析.本文仿真分析所得结果可为柱塞泵的优化设计提供相关理论依据.【期刊名称】《沈阳航空航天大学学报》【年(卷),期】2011(028)004【总页数】5页(P22-26)【关键词】柱塞泵;流量;压力;AMEsim仿真【作者】刘明明;石宏;黄笑飞【作者单位】沈阳航空航天大学动力与能源学院辽宁沈阳110136;沈阳航空航天大学动力与能源学院辽宁沈阳110136;沈阳航空航天大学动力与能源学院辽宁沈阳110136【正文语种】中文【中图分类】V233.2+4轴向柱塞泵是航空发动机燃油系统的重要组成部分，其工作情况的好坏直接影响燃油系统的工作状况。
轴向柱塞泵具有容积效率高，供油量调节简单，体积小，经济性好等优点［1］。
但是由于轴向柱塞泵的工作特性，燃油泵在工作时会产生流量脉动，流量脉动又会引起压力脉动，当需要较大的燃油量时，泵的出口压力会减小;尤其是泵在长期使用后，会因内部磨损导致泄漏量增大，使泵流量和压力不足，功率下降，影响燃油系统的正常工作［2］。
因此，对柱塞泵的柱塞在工作过程中的压力和流量特性进行分析就显得尤为重要。
AMEsim是一种新型的基于图形化的工程应用仿真软件，用于模拟控制对象的真实建模环境。
该软件在建立液压系统的数学模型时，充分考虑了液压油的物理特性及液压元件的非线性特性。
例如:液压油的压缩性、滞环、饱和特性、库仑力、元件的泄漏等，其功能强大的后处理功能为工程分析提供了良好的支持［3］。
本文以AMEsim软件作为仿真平台，建立了单个柱塞的液压仿真模型，对柱塞在运动过程中的流量和压力特性进行了仿真分析。
基于AMESim的轴向柱塞泵建模与仿真研究_姚春江
2013年6月第41卷第11期机床与液压MACHINE TOOL ＆HYDRAULICS June 2013Vol.41No.11DOI ：10．3969/j.issn.1001－3881.2013.11.051收稿日期：2012－05－22作者简介：姚春江（1979—），男，硕士，讲师，研究方向为机械设备诊断与维修保障。
E －mail ：yaochunjiang0111@ 。
基于AMESim 的轴向柱塞泵建模与仿真研究姚春江，陈小虎，何庆飞，张宪宇(第二炮兵工程大学，陕西西安710025)摘要：以斜盘式轴向柱塞泵为研究对象，运用AMESim 软件构建了斜盘式轴向柱塞泵关键元件的模型，从而建立了斜盘式轴向柱塞泵的仿真模型。
运用仿真模型分析负载、系统压力对柱塞泵运行的影响，为柱塞泵的设计及故障诊断提供依据。
关键词：轴向柱塞泵；建模与仿真中图分类号：TH137文献标识码：A文章编号：1001－3881（2013）11－179－4Modeling and Simulation Research on Axial Piston Pump Based on AMESimYAO Chunjiang ，CHEN Xiaohu ，HE Qingfei ，ZHANG Xianyu（The Second Artillery Engineering University ，Xi'an Shaanxi 710025，China ）Abstract ：Swash plate axial piston pump was taken as a research object ，and AMESim was used to create the key component models for axial piston pump．Axial piston pump simulation model was established through combining simulation components．Then influences of load and system pressure on running of the piston pump were analyzed with this model．It provides basis for piston pump design and fault diagnosis．Keywords ：Axial piston pump ；Modeling and simulation柱塞泵是液压系统的重要元件，在液压系统中作为中高压及高压油源，被广泛应用于各个行业，尤其是斜盘式轴向柱塞泵，具有密封性好、工作压力高、在高压下仍能保持相当高的容积效率（一般在95%左右）及总效率（一般在90%以上）、容易实现变量及单位功率的质量轻等优点［1－4］。
基于AMESim恒功率泵的动静态特性仿真分析
2010年7月第38卷第13期机床与液压MACH I NE TOOL &HYDRAUL I CSJul 2010V ol 38No 13DO I :10.3969/j issn 1001-3881 2010 13 037收稿日期:2010-04-23基金项目:国家 863 高技术产业化研究资助项目(2007AA041803);上海市数字化汽车车身工程重点实验室开放课题基金资助(MS V 2009 02);十一五科技支撑计划资助项目(2006B AF01B03 01)作者简介:文哲(1985 ),男,硕士研究生,主要研究方向为轴向柱塞泵变量控制。
通讯作者:徐兵,E -m ai:l bxu @zju edu cn 。
基于AMES im 恒功率泵的动静态特性仿真分析文哲,徐兵(浙江大学流体传动及控制国家重点实验室,浙江杭州310027)摘要:以压力流量功率复合控制泵的功率控制部分为研究对象,利用AM ESi m 搭建压力流量功率复合控制泵的整体仿真模型,针对影响其功率控制部分动静态特性的几个关键因素 流量阀弹簧刚度、功率阀阀芯三角槽数进行变参分析。
仿真结果表明:增大流量阀弹簧刚度,可以改善功率控制范围内斜盘摆角的动态特性;增加功率阀阀芯三角槽个数,可以减小最小功率值,从一定程度上增大功率控制范围。
关键词:恒功率;轴向柱塞泵;动态特性;静态工作曲线中图分类号:TH137 51!!文献标识码:A !!文章编号:1001-3881(2010)13-122-6Dyna m ic and Static Sim ulation Analysis of ConstantPower Pu mp Based on Am esi mW E N Zhe ,XU B ing(State Key Lab of Flui d Po w er Trans m i s si o n and Contro l of Zhe jiang Un i v ersity ,H angzhou Zhe jiang 310027,Ch i n a)Abstrac t :T he po w er con tro l pa rt o f pressure /flow /powe r con tro l pump as the st udy object ,t he m ode l of t he pump w as co m pletely bu ilt i n AM ESi m for s i m u l a tion .A lter i ng para m eter ana l ys i s was perfor m ed for several key factors that i nfl uence t he dynam ic and sta ti c cha racte ristics o f the power control part of t he pu m p ,such as spr i ng stiff ness of flow ra te v alve and the nu m ber o f the tr iangu l a r g rooves o f the powe r va l ve spoo.l T he si m ulati on resu lts sho w tha t t he dynam ic and static character istics of the s w ash p l a te ang le i n rang e o f pow er contro l are i m proved by i ncreasi ng the spri ng stiffness o f flow ra te v alve ;the m i ni m u m pow er va l ue is reduced and the rang e o f pow er contro l i s broadened to a cer tai n ex tent by i ncreas i ng the number of t he triangular grooves of t he pow er valve spoo.lK eyword s :Constant pow er ;A x ial pist on pu m p ;Dyna m i c charac teristi c ;Static curve!!恒功率控制泵是提高液压系统节能效率的关键元件,可以在特定工况下减少原动机功率的浪费,具有良好的节能效果。
基于AMESim的柱塞泵热力学模型及仿真_韩孟虎
（ Re·Pr
d l
）
0. 33
（ 3）
紊流时： Nu1 = 0. 027Re0. 8 Pr0. 33
（ 4）
式中： Re 为雷诺数，Pr 为普朗特数，l 为特征长度。
（ 2） 泵壳体同环境间的对流换热
泵壳体同环境间的对流换热为自然对流换热，可
表示为：
·
Q2 = k2 A2 （ Tc － Th）
（ 5）
2012 年 1 月 第 40 卷 第 1 期
机床与液压
MACHINE TOOL ＆ HYDRAULICS
Jan． 2012 Vol. 40 No. 1
DOI： 10． 3969 / j. issn. 1001 － 3881. 2012. 01. 038
基于 AMESim 的柱塞泵热力学模型及仿真
韩孟虎，曹克强，胡良谋，李永林
材料黑度 环境温度 /℃ 油泵转速 / （ r·min － 1 ）
泄流系数
92 94 15 0. 2 0. 82 5 7 0. 32 20 4 000 1 × 10 － 9
4 仿真结果
对以上典型液压系统进行 1 800 s 仿真，得到仿
真结果如图 4 和图 5 所示。
图 4 泵各端口温
图 5 泵壳体和转动部
temperaturesimulation飞机液压系统在工作过程中会产生较大热量引起系统油液温度升高从而影响系统的正常工作甚至会引起系统的故障液压泵是液压系统内主要的能源装置也是主要的热源之一而柱塞泵由于工作压力供油流量和效率均可达到较高数值结构紧凑转动惯量小可实现供油量的自动调节等特点在航空领域得到了广泛应用是飞机液压系统普遍采用的泵源形式
Keywords： Piston pump； Thermodynamics model； Temperature simulation
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【７】Ｊ Ｍ Ｌｅｅ，Ｄ Ｃ Ｋｏ，Ｋ ｓ ｌｅｅ，ｅｔ ａ１．Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆｔｈｅ
ｂｕｌｋ ｂｅｈａｖｉｏｒ ｏｆ ｃｏａｔｉｎｇｓ ｂｙ １１８１１０．ｉｎｄｅｎｔａｔｉｏｎ ｔｅｓｔ ａｎｄ ＦＥ－ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｉｔｓ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｔｏ ｆｏｒｍｉｎｇ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ＣＯａ－ ｔｅｄ ｓｔｅｅｌ ｓｈｅｅｔ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｔｅｅｈ－
４仿真及结果分析
４．１仿真参数
笔者以液压泵模型与节流器模型构成液压系统回
路，通过调整节流器的流量和压力特性模拟液压系统 负载变化。计算液压泵在一定负载下的压力和流量。
以某型航空用液压泵为例，一般工作情况节流阀
参数设置：流量特性１Ｌ／ｒａｉｎ，对应压降０．ｉＭＰａ；大 流量工作情况下参数设置ｔ流量特性１．８Ｌ／ｒａｉｎ，对
板料径向距离，ｍｍ
图７冲压深度为１５．６ｍｍ 时基体与镀层中层 面厚向应变图
ｌｉｍｉｔ ｉｎ ｄｅｅｐ ｄｒａｗｉｎｇ ｏｆ Ｆｅ／ＡＩ ｌａｍｉｎａｔｅｄ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｓｈｅｅｔｓ ｕｓｉｎｇ ｄｕｃｔｉｌｅ ｆｒａｃｔｕｒｅ ｃｒｉｔｅｒｉｏｎ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｂｌａｔｅｒｉａｌｓ
关键词：恒压力变量泵；数字建模；ＡＭＥＳｉｌＩＩ；脉动；磨损 中图分类号：ＴＨｌ３７ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００１—３８８１（２００８）１１—１６０—３
Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｏｆ Ｐｉｓｔｏｎ Ｐｕｍｐ ａｎｄ Ｉｔｓ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＡＭＥＳｉｍ
ＤＵＡＮ Ｆｅｉｊｉａｏ，ＣＡＯ Ｋｅｑｉａｎｇ，ＬＩ Ｙｏｎｇｌｉｎ，ＨＵ Ｌｉａｎｇｍｏｕ
万方数据
·１６２·
机床与液压
第３６卷
图３吸油口与排油口模型
３．３压力调节机构模型 根据液压泵的压力和斜盘倾角关系的数学模型建
立压力调节模块，如图４所示。压力调节用控制模块 体现，ｋ值为液压泵调压弹簧的伸缩量，用来模拟调 压弹簧的作用，通过调节图４中的常量ｋ值可以调节 泵的额定出Ｅｌ压力，液压泵转子的转速传感器和液压 泵出口压力传感器的输出压力和转速信号，经控制模 块的数学模型转化为压力和转速与柱塞行程的关系。 从而控制柱塞的行程和液压泵的流量，流量改变，实 现出口压力的调节。
图１液压泵结构原理图
收稿日期：２００８—０５—１６ 作者简介：段飞蛟（１９８４一），男，硕士研究生，主要研究方向为液压系统温度仿真及控制。电话：１３６６９２６１４１７，Ｅ—ｍａｉｌ：
ｍｉｎ一８２２＠１６３．ｅｏｍ。
万方数据
第１１期
段飞蛟等：基于ＡＭＥＳｉｍ的恒压力轴向柱塞泵动态特性仿真
·１６１·
Ｚ＋ｄｃｏｓＯ＝Ｒｃｏｓｙ＋ａ
（５）
由斜盘圆心至控制杆的距离为定值可得
·
ｂ＝ＲｓｉｎＴ＋ｄｓｉｎ０ ８ｉｎ２７＋ｃｏｅ２７＝１ Ｚ＝Ｚｏ＋茗Ｉ＋茗ｌ。
‘
（６）
（７）
（８）
式中：Ｒ为斜盘半径；Ｚ为控制杆行程；１０为斜盘控
制杆长度；ｄ为连接杆长度；髫。为平衡弹簧伸缩量；
菇。。为平衡弹簧初始长度；７为斜盘倾角；０为连杆与 控制杆的夹角。
（１５）
式中：ＲⅥ为吸油槽外侧所在圆半径；Ｒ亿为吸油槽内 侧所在圆半径。
排油口过流面积的模型与吸油口过流面积的模型 相同。 ３ ＡＭＥＳｉｍ仿真模型建立 ３．１柱塞模型
如图２所示，柱塞模型由控制模型、运动转化模 块、柱塞容积模型组成。柱塞容积模块由质量模块、 容积模块和摩擦泄漏模块组成。质量模块模拟柱塞的 惯性力，容积模块、摩擦泄漏模块模拟柱塞容积变 化、泄漏流量和摩擦力。根据流量与斜盘倾角和转速 的数学模型建立控制模块，将转子的转速信号和压力 传感器的压力信号经压力调节机构模型转化为运动转 化模块的输入信号；运动转化模块输出速度、位移和 力参数至柱塞容积模块；柱塞容积模型输出柱塞流 量、压力、摩擦力和泄漏流量等参数。
如图１所示，液压泵由壳体、转轴、斜盘、转 子、柱塞和压力调节机构组成。当转子转动时。柱塞
在弹簧和斜盘的作用下在转子内做往复运动，当某个 柱塞从斜盘下死点到上死点运动过程中，柱塞工作容 腔增大，此时柱塞腔和进油腔相通处于吸油过程。同 理，当柱塞从上死点到下死点的运动过程中，柱塞完 成排油过程。当斜盘倾角变大时，柱塞工作腔容积变 大，泵流量增加；当倾角变小时，流量减小。液压泵 通过回油活门感受出口压力变化，当出口压力超过预 定压力时，油压所形成的开门力矩大于调压弹簧的关 门力矩，使活门打开，接通活塞的回油路。活塞在弹 簧力和活塞上节流孔压差的作用下带动活塞杆产生位 移，使斜盘倾角减小，流量降低，泵出口压力下降到 预定值。
对式（１）求导可得柱塞相对缸体速度：
％：ｔｏＲｆｔａｎＴｓｉｎ（＂３６。００ ｚ：１，…，ｎ （４）
式中：ｒ为柱塞内径；ｔｏ为液压泵转速；Ｒ，为柱塞分
布圆半径；ｎ为柱塞数；口为缸体的转角；７为斜盘
的倾角，由压力调节机构决定。
２．２斜盘倾角与压力关系
（１）斜盘倾角７与控制杆行程Ｚ的关系 由斜盘圆心至分油盘的距离口为定值可得：
２００８年１１月 第３６卷第ｌｌ期
机床与液压
ＭＡＣＨＩＮＥ ＴＯＯＬ＆ＨＹＤＲＡＵＬＩＣＳ
Ｎｏｖ．２００８ Ｖ０１．３６ Ｎｏ．１ｌ
基于ＡＭＥＳｉｍ的恒压力轴向柱塞泵动态特性仿真
段飞蛟，曹克强，李永林，胡良谋 （空军工程大学工程学院，陕西西作原理，推导并建立了液压泵压力流量和压力调节机构的数学模型，并在此基础 上以ＡＭＥＳｉｍ工程软件为平台建立了轴向柱塞泵的仿真模型，分析了压力流量脉动状况并对液压泵在内部磨损和系统流量 变化两种情况下的压力流量进行了仿真计算，对两种情况下泵的工作情况进行分析比较，为液压脉动抑制和故障分析提供 了参考。
（下转第１６６页）
·１６６·
机床与液压
第３６卷
０．６
鞭
０．Ｏ Ｏ
５ １０ １５ ２０ ２５
板料径向距离／，１１，１
图６冲压深度为１５．６ｍｍ 时基体与镀层中层 面等效应变图
ｏ．３０ Ｏ．２Ｓ ｛争（０．２０ 翻０．１５ ．ＩＥ ０．１０ ｔ ０．０５ Ｏ．ＯＯ —ｏ．０５
０
５
１０ １５ ２０ ２５
（２）控制杆行程Ｚ与液压泵出口压力Ｐ的关系
由控制活塞的受力平衡方程可得
Ｐ·Ａｌ＝Ｊｉ｝ｌ石ｌ＋（Ｐ一△ｐ）Ａ２
（９）
对压力传感器杠杆求力矩平衡方程司得
刚。＝（ｋ２ｘ２一鼽
（１０）
对半球形节流窗口应用节流孔流量公式：
—ｒ——————一
Ｑ＝Ｑｓｔ√吾（ｐ一卸一１）
（１１）
对活塞节流窗口应用节流孔流量公式：
图５液压泵在负
图６液压泵在负载１
载１的流量
的出口压力
图７、８分别为在负载ｌ下，泵的转速和斜盘倾角
恒定，柱塞与缸体不同间隙下柱塞的泄漏量随时间的
变化曲线。由图可见，内部磨损会导致泵的泄漏量增
加，对比图６、９可以看出泄漏会导致压力大幅下降，
不能提供系统所需压力，使液压泵功率损失增大。
图４压力调节机构模型
ｍｏｄｅｌ唧ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ．ａｎｄ ｉｔｓ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｓｙｓｔｅｍ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
ｂａｓｅｄ ｏｎ ＡＭＥＳｉｍ．Ｔｈｅ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ａｎｄ ｆｌｕｘ ｐｕｌｓａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｐｏｅｉ－
ｆｌｕｘ哪ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ｔｉｏｎ ｐｕｍｐ Ｗａｇ ａｎａｌｙｚｅｄ．ａｎｄ ｔｈｅ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ａｎｄ
塞与缸孔正常状态下间隙值为０．０１５ｍｍ；磨损状态
下间隙值为０，ｌｍｍ。共同仿真参数如表１所示。 ４．２仿真计算结果分析
某型航空用液压泵的性能：当转速，ｌ＝２ ０５０ ｒａｄ／ｍｉｎ，供油流量在０．２８Ｌ／ｒａｉｎ范围内改变时，泵 出口压力为（１５±０．７５）ＭＰａ，仿真结果与该泵性能 相符。图５、６分别为泵在负载ｌ即系统正常工作时 液压泵出口的流量和压力随时问的变化曲线，液压泵 由零负载升至满负载压力需０．６ｓ；仿真结果体现了 由于柱塞泵柱塞的吸排油过程所导致的泵出ｌ＝ｌ处产生 的流量脉动和压力脉动。
Ｑ＝ｑ是俘
（１２）
半球形截流孔面积Ｓ为
ＳＩ＝２１ｒｒｌ（Ｚ３一茹２一并２０）
（１３）
式中：Ａ。为控制活塞左侧面积；Ａ：为控制活塞右侧
面积；Ａ，为传压器杠杆出口压力作用点面积；露。为
平衡弹簧刚度；ｋ：为调压弹簧刚度；Ｘ２为调压弹簧 长度；Ｘ２０为调压弹簧初始长度；Ｚ，为出口压力在传压 器上的力臂；Ｚ：为调压弹簧在传压器上的力臂；ｆ３为 调压弹簧底座至截流窗口距离；△ｐ为控制活塞截流 孔的截流压力损失。 ２．３吸油口排油ｌ＝ｔ过流面积
（Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ａｉｒ Ｆｏｒｃｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ’８１１ Ｓｈａａｎｘｉ ７１００３８，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｍａｔｈ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｔｈｅ ｍｏｖｅｍｅｎｔ，ｆｌｕｘ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｐｕｍｐ Ｗ８８ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ｂｙ ａｎａｌｙｚｉｎｇ ｉｔｓ ｗｏｒｋｉｎｇ
２恒压力变量泵数学模型 ２．１流量与斜盘倾角和转速的关系
液压泵流量：
Ｑ＝暑Ｑｉ
（１）
式中：Ｑ。为柱塞的排油量；ｍ为处在排油槽内柱塞
的数量。
Ｑ‘＝—ｒｌ １Ｔｒ２‰
（２）
假设在初始状态缸体转角ａ＝０，柱塞转角为Ｏｔｉ＝
口＋３ｉ６０ｉ（ｉ：ｌ，…，珏），柱塞的轴向位移３一为
‘ｓ一：Ｒｄａｎｙ（１一嘲（口＋孚）） ㈦，…，乃（３）
如果以缸孔底部油窗口后缘刚脱离配油腰形槽的 瞬时位置ａ．作为柱塞运动的起始位置，缸孔底部油 窗口与配流盘吸油腰形槽形成的过流面积Ａ。为：