AMESim葉片泵仿真:利用AMESim建立限壓式變量葉片泵模型

1.限壓式變量葉片泵

限壓式變量葉片泵是直接利用葉片泵工作容腔內的壓力來推動定子的運動,從而達到變量的目的。如下圖一,限壓彈簧7限制了B點處的壓力Pc,C點的壓力為流量為零時的壓力Pd,調整限壓彈簧7即可改變轉折壓力Pc。

AMESim葉片泵仿真:利用AMESim建立限壓式變量葉片泵模型的圖1圖一

工作時,當輸出壓力未達到轉折壓力Pc時,葉片泵以全排量工作,但考慮到泄露,其流量隨著壓力的升高,逐漸降低。當工作壓力超過轉折壓力時,輸出流量隨著壓力的升高迅速的下降,直至輸出流量為零。曲線BC段的斜率與彈簧剛度有關,剛度越大,下降越緩慢。

2.建立模型

了解了其工作原理之后,我們來分析如何使用AMESim對其進行建模。在AMESim中似乎存在限壓式變量泵的模型,但此處我們利用數學模型來完成我們需要的變量泵的流量-壓力特性曲線。

AMESim葉片泵仿真:利用AMESim建立限壓式變量葉片泵模型的圖2圖二

變量泵是通過輸出壓力反饋來實現不同的輸出流量的。將其流量-壓力特性曲線近似簡化之后,如圖二,就相當于是一個分段函數,為此,我們可以建立一個以壓力為變量的函數,將此函數的輸入、輸出同模型的輸入與輸出相互對應,便相當于建立起了變量機構部分的數學模型。

流量-壓力特性曲線的方程為:

微信截圖_20230113135233.png

在AMESim中,利用Signal,Control庫,建立模型如下:

AMESim葉片泵仿真:利用AMESim建立限壓式變量葉片泵模型的圖4圖三

3.仿真

然后我們建立一個簡單的系統,要求泵的全排量為15L/min,容積效率為0.8,轉折壓力為10MPa,截止壓力11MPa,來驗證我們所建立的模型是否正確。模型中,泵的流量是一定的,圖三中輸出流量其實不應該這么叫,其實其輸出的是一個0-1之間的數,相當于輸出的是一個比例,因此上述方程中的q=1,輸出比例與泵的流量的積才是實際的流量。

系統模型如下:

AMESim葉片泵仿真:利用AMESim建立限壓式變量葉片泵模型的圖5圖四

我們使用一個閥口逐漸關閉的節流閥,來模擬對變量泵進行加載,然后測量泵出口處的壓力與流量之間的關系,如圖:

AMESim葉片泵仿真:利用AMESim建立限壓式變量葉片泵模型的圖6圖五

可見,我們建立的模型是正確的,滿足我們所給定的需求。

參考資料

液壓元件與系統(第三版);

圖一摘自于網絡;

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