虛擬樣機(jī)的斜ATOS柱塞泵仿真研究
ATOS柱塞泵是一種應(yīng)用廣泛、控制多樣、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的液壓動(dòng)力元件。隨著液壓傳動(dòng)和控制技術(shù)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(chǎn)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(shè)計(jì)和開發(fā)高性能的ATOS柱塞泵,單純運(yùn)用傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法需要進(jìn)行樣機(jī)的試制和各種性能試驗(yàn),周期長(zhǎng)、成本高、變更參數(shù)和條件比較困難。

虛擬樣機(jī)的斜ATOS柱塞泵仿真研究
目前,直驅(qū)ATOS柱塞泵技術(shù)已趨于成熟,但其性能測(cè)試主要采用井口憋壓的方式,通過測(cè)試壓力、電參等參數(shù)間接計(jì)算直線電機(jī)的舉升力,計(jì)算數(shù)值與電機(jī)特性曲線誤差較大,不能滿足對(duì)設(shè)備性能的驗(yàn)證及評(píng)價(jià)。為此設(shè)計(jì)了一套直驅(qū)ATOS柱塞泵機(jī)組性能測(cè)試裝置,實(shí)現(xiàn)了對(duì)直驅(qū)ATOS柱塞泵機(jī)組推力、行程、電參等參數(shù)的直接測(cè)量,可以滿足對(duì)多種規(guī)格直驅(qū)ATOS柱塞泵機(jī)組性能的驗(yàn)證及評(píng)價(jià),并對(duì)直驅(qū)ATOS柱塞泵機(jī)組測(cè)試裝置進(jìn)行了應(yīng)用,分別對(duì)應(yīng)用柔性控制柜和應(yīng)用常規(guī)控制柜的直驅(qū)ATOS柱塞泵機(jī)組性能參數(shù)進(jìn)行了檢測(cè)。
將內(nèi)燃機(jī)和ATOS柱塞泵工作原理進(jìn)行組合,實(shí)現(xiàn)了內(nèi)燃機(jī)和ATOS柱塞泵結(jié)構(gòu)的一體化設(shè)計(jì)。提出了一種直接利用內(nèi)燃機(jī)活塞的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)流體壓力能輸出的新工作模式。在對(duì)內(nèi)燃式ATOS柱塞泵進(jìn)行功能分析和分解的基礎(chǔ)上,構(gòu)思出實(shí)現(xiàn)各分功能(功能元)的裝置、機(jī)構(gòu)或元件。通過組合得到了多種設(shè)計(jì)方案,并對(duì)選出的4種設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了分析和比較,再根據(jù)其中一個(gè)設(shè)計(jì)方案完成了以水為工作介質(zhì)的內(nèi)燃式ATOS柱塞泵樣機(jī)的制作、試驗(yàn)和仿真計(jì)算。結(jié)果表明,該設(shè)計(jì)方案可行,實(shí)現(xiàn)了預(yù)期功能,其主要工作性能指標(biāo)與內(nèi)燃機(jī)-ATOS柱塞泵組合系統(tǒng)相比有明顯改善。將虛擬樣機(jī)技術(shù)運(yùn)用到ATOS柱塞泵的設(shè)計(jì)開發(fā)過程中,可以對(duì)泵的液壓系統(tǒng)和運(yùn)動(dòng)控制部分進(jìn)行精確的仿真分析,提高ATOS柱塞泵的設(shè)計(jì)水平。以A4VSG750型斜盤斜ATOS柱塞泵為研究對(duì)象,在UG三維設(shè)計(jì)軟件建立的斜ATOS柱塞泵裝配模型的基礎(chǔ)上,聯(lián)合液壓系統(tǒng)仿真軟件AMESim和多體系動(dòng)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(jī)液一體化虛擬樣機(jī)模型；在ANSYS中將泵的芯部運(yùn)動(dòng)部件柔性化,通過與ADAMS之間的數(shù)據(jù)交換,建立了泵的剛?cè)狁詈蟿?dòng)力學(xué)模型。

虛擬樣機(jī)的斜ATOS柱塞泵仿真研究
對(duì)泵的機(jī)液一體化虛擬樣機(jī)模型進(jìn)行仿真分析,研究了泵在不同工況時(shí)的出口流量脈動(dòng)特性和柱塞腔的壓力變化,找出其中的規(guī)律；同時(shí)分析了泵在不同工況時(shí)的柱塞運(yùn)動(dòng)情況和芯部零件的受力狀況,為斜盤斜ATOS柱塞泵的設(shè)計(jì)提供參考。對(duì)泵的剛?cè)狁詈夏Ｐ瓦M(jìn)行仿真分析,得到泵軸和柱塞在不同工況時(shí)的應(yīng)力和應(yīng)變分布云圖,既可分析柱塞和泵軸的強(qiáng)度可靠性,也為其結(jié)構(gòu)改型和系統(tǒng)開發(fā)提供了理論基礎(chǔ)。