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基于Fluent的泵的液压结构流体分析 口主三武 口蒋益飞 口毛龙 口杨涛 武汉理工大学机电工程学院武汉430070 摘要：针对泵的设计过程中相关结构进行分析改进。该泵可以归结为客积泵。通过柱塞在填料葙里面上下往复运 动实现液体的吸入与排出过程。吸入和排出通过杆阀和闱板来控制。通过流体仿真。分析柱塞、杆阀和阀板的运动过程以 及吸入过程中液体的速度和压力．来对弹簧的刚度、吸入排出通道的大小和相关零件的结构进行相应的调整．使该部分结 构达到预期的工作状态，并在满足强度要求的同时，提高工作效率。 关键词：Flnent柱塞式压力泵结构仿真分析 中图分类号：TH322 文献标识码：A 文章编号：1000—4998f2011)01—0017—02 1 泵的液压部分结构及工作原理 3仿真分析 泵的液压部分结构示意图如图l所示： 3．1 液压系统 1)吸入过程：柱塞在凸轮轴的带动下向下运动。 部分相关 杆阀在上下液压差的作用下压缩大弹簧．进而向下运 结构预定 动，水从压盖右端吸入，此时阀板底部与阀座顶部紧 的参数 密贴合．关闭出水口。 柱塞直径为 2)排出过程：柱塞向上运动。此时杆阀已运动至 0．075m。行程为 上极限位置，将进水口封住。阀板在压力作用下压缩 0．03m．杆阀的 小弹簧，进而向上运动，出水口打开，实现水的排出。 质量为0．14084 此泵为柱塞式压力泵，图示右端为吸入端，左端 kg，大弹簧的刚 为排出端。它可用于高压清洗、水力切割及液压机用 度系数K--4．952 泵、油田用泵等。 N／ram。初始状态 压缩量为8mm。 2系统问题分析 阀板的质量为 泵在工作过程中需要考虑的因素有： 0．14205 N／mm，初始 kg，小弹簧的刚度系数K=I．730 状态压缩量8 325 1)大弹簧的刚度K和预压量厶：弹簧刚度不足会 mm。吸入端进口压力为101Pa．排 造成弹簧压死的现象。在吸人过程中不能及时复位进 出端压力为16 MPa，在这些条件下运用Fluent流体分 而导致液体回流，预压量过大。会导致液体吸入不顺 析软件，分析杆阀和阀板的运动过程和结构内部的涡 畅，影响泵的工作效率。 量、流速和压力。 2)阀板的厚度rr／,。：泵在工作过程中。阀板会重复3．2运动速度仿真 地受到液体的冲击作用，厚度过薄会导致变形。影响 运用软件对模型进行简化．假设柱塞从起始位置 其工作性能。 运动至复位的一个周期的时间为T。得出柱塞、杆阀、 3)杆阀底部的厚度rnz：杆阀在上下运动过程中阀板的运动速度分布如图2所示。 也要受到冲击作用。 通过仿真分析得到如下结果： 4)小弹簧的刚度爱和预压量Z：：板阀的开合就是 1)吸人过程：阀板保持闭合状态。杆阀的最大行 在与小弹簧的相互作用中完成的。选择合适的小弹簧 程为6．7姗。 、 参数有利于泵的排出过程的完成