超大型锚绞机用纯水轴向柱塞泵.doc

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超大型锚绞机用纯水轴向柱塞泵,摘要本文针对φ130mm链径超大型锚绞机,重点研究其纯水液压控制系统中的液压柱塞泵。通过理论设计方法设计符合要求的纯水轴向柱塞泵。研究其运动学特性、动力学特性以及配流特性,提出优化结构的依据。本文研究的主要内容包括:1.对纯水轴向柱塞泵的设计进行研究,提出其关键零部件的设计方法。根据φ130mm链径超大型锚绞机纯水液压...
编号:20-208974大小:4.08M
分类: 论文>机械工业论文

内容介绍

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摘 要
本文针对φ130mm链径超大型锚绞机,重点研究其纯水液压控制系统中的液压柱塞泵。通过理论设计方法设计符合要求的纯水轴向柱塞泵。研究其运动学特性、动力学特性以及配流特性,提出优化结构的依据。本文研究的主要内容包括:
1.对纯水轴向柱塞泵的设计进行研究,提出其关键零部件的设计方法。根据
φ130mm链径超大型锚绞机纯水液压系统的工作需求,借助MATLAB的程序方法计算出纯水轴向柱塞泵的主要结构参数。
2.运用三维建模软件PRO/E对纯水轴向柱塞泵以及其相应的流场分别进行几何建模。在对柱塞泵进行几何建模的过程中,考虑到主要研究柱塞泵的动力学特性,对柱塞泵的壳体及支撑进行简化省略处理;在对流场进行建模的过程中,考虑到油膜影响建模分析的复杂性,在不影响分析结果的前提下对其进行简化忽略处理。
3.利用ADAMS建立该纯水轴向柱塞泵的物理模型。建立其刚性体模型,分析其运动学特性。对轴向柱塞泵的关键零部件进行柔性化处理,运用ADAMS和ANSYS等联合解决多体系统刚柔耦合动力学分析和仿真,分析其动力学特性。通过运动学特性和关键零部件的动力学特性来验证设计的合理性。
4.分析纯水轴向柱塞泵的配流特性。运用计算流体动力学CFD的技术手段,分析纯水轴向柱塞泵的流场规律。通过得出的压力、湍流动能等流场规律,优化配流盘结构,改善柱塞泵配流特性,提高工作性能。

关键词 纯水轴向柱塞泵;结构设计;动力学特性;配流特性
Abstract
The subject of this paper is the super windlass of φ130mm diameter anchor chain. And this paper focuses on the study of hydraulic plunger pump of water hydraulic control system.The water axial piston pump is designed to meet the requirements by the design method of theory. Through the analysis, the kinematics characteristics, dynamic characteristics and match flow characteristics are studied. And optimization structure basis is proposed. The major research contents of this paper are as follows.
1. The design of water axial piston pump is studied. Design method of the key parts is proposed. According to the operational requirements of pure water hydraulic control system of the super windlass of φ130 mm diameter anchor chain, MATLAB program method is used to calculate the main structural parameters of the water axial piston pump.
2. 3D modeling software PRO/E is used to respectively establish geometric model of pure water axial piston pump and its corresponding flow field. In the process of geometry modeling of the piston pump, process of the piston pump shell and support is simplified and omit, considering the main research is the piston pump kinematics characteristics; In the process of modeling the flow field, oil film influence on the complexity of the modeling analysis is considered. Under the premise of model has no influence on analysis results, process of the flow field is simplified and ignored.
3. ADAMS is used to establish physical model of the pure water hydraulic plunger pump. Its rigid body model is established and its kinematics characteristic is analyzed. Its key parts are flexibly processed. Ally of ADAMS and ANSYS is used to solve the analysis and simulation of rigid-flexible dynamic characteristics of multi-body system. The dynamics characteristics are analyzed. The kinematics characteristics and dynamic characteristics of key parts can verify the rationality of the design.
4. The flow characteristic of the water axial piston pump is analyzed. Law of flow field of water axial piston pump is analyzed by using the technology of CFD. After rule of the flow field is get, such as the pressure, turbulent kinetic energy. Structure of the valve plate is optimized, flow characteristics of the piston pump and the work performance are improved.

Keywords water axial piston pump, structure design, dynamic characteristics, flow
characteristics

目 录
摘 要 I
Abstract II
第1章 绪论 1
1.1 选题背景和意义 1
1.2 国内外研究现状与发展趋势 2
1.2.1 锚绞机 2
1.2.2 纯水液压技术 2
1.2.3 虚拟样机技术在液压柱塞泵中的应用 3
1.2.4 CFD技术在液压柱塞泵中的应用 4
1.3 本文研究的主要内容和章节安排 5
1.3.1主要内容 5
1.3.2章节安排 6
第2章 纯水轴向柱塞泵设计方法 8
2.1 结构选型及主要参数确定 8
2.1.1 纯水轴向柱塞泵主体选型 8
2.1.2主要参数的确定 8
2.2 柱塞设计方法 9
2.3 配流盘的设计 11
2.4 纯水液压系统 13
2.5 PISO算法 14
2.6 本章小结 18
第3章 轴向柱塞泵动力学特性分析 19
3.1几何模型建立 19
3.2数据转换 24
3.2.1 数据转换接口 24
3.2.2 数据转换步骤 24
3.3 物理模型建立 26
3.4 仿真结果及分析 28
3.5 柔性化分析 29
3.5.1 关键零件离散化 29
3.5.2 生成MNF文件 30
3.5.3 柔性仿真分析 31
3.6 本章小结 34
第4章 轴向柱塞泵配流特性分析 35
4.1 配流特性说明 35
4.1.1 压力突变激声 35
4.1.2 气蚀激发的噪声 35
4.2 流场仿真建模 36
4.2.1 流场工况分析 36
4.2.2 建立几何模型 36
4.3 建立计算模型 37
4.3.1 简化模型 37
4.3.2 划分网格 39
4.3.3 定义边界条件 41
4.4 数值模拟 42
4.5 本章小结 48
第5章 配流特性分析结果与结构优化 49
5.1 原始结构数值计算 49
5.1.1 柱塞腔由排油腔向吸油腔运动 49
5.1.2 柱塞腔由吸油腔向排油腔运动 52
5.2 优化结构数值计算 55
5.2.1 柱塞腔由排油腔向吸油腔运动 55
5.2.2 柱塞腔..