基于管道动态特性的轴向柱塞泵流量脉动机理及测试理论研究

针对液固耦合的轴向柱塞泵高频流量脉动形成机理复杂、影响因素众多和准确计算困难等问题，本项目提出变容积单柱塞腔流量源的概念，采用多柱塞腔流量源错相位耦合和配流窗过流面积因子节流效应相结合的方法来分析流量脉动形成机理，考虑油液压缩性、粘温和粘压特性、泄漏和惯性流量等影响因素，建立柱塞泵分布参数式流量脉动解算数学模型，为动态解构流量脉动与结构参数、油液特性之间的关系提供了依据，为降低流量脉动和优化柱塞泵结构提供了手段；针对液压领域高频流量脉动难以准确测试的难题，本项目基于管道动态特性建立了流量脉动测试理论和试验系统，根据电液模拟理论在频域建立流量、压力和多种阻抗之间的关系，通过泵出口多点压力波测试间接实现流量脉动的测量，重点对泵源阻抗模型进行了重建和修正，提出一种新的适用于工程的高精度简单实用流量脉动测试方法。综上,本项目的开展对轴向柱塞泵的流量脉动量化分析和减振降噪有重要的理论价值和实际意义。

流量脉动是轴向柱塞泵噪声的主要起因。其形成机理复杂，影响因素众多。. 本项目对流量脉动机理进行了深入的分析，优化完善了轴向柱塞泵流量脉动的理论体系。提出单柱塞腔流量源的概念，通过轴向柱塞泵柱塞运动分析、配流盘节流效应分析、运动副泄漏分析、流体惯性项分析等，综合考虑各方面因素，建立了单柱塞腔流量源模型。基于管道动态模型，整合多个单柱塞腔流量源模型，以一定间隔相位角进行配置，耦合形成整泵流量脉动模型。为轴向柱塞泵流量脉动的研究提供了理论基础。对配流盘过流面积进行了精细的分析，通过ProE建模和Solidwords二次开发联合，开发了精确且具有通用性的配流盘过流面积自扫描程序。在计算机中搭建了整泵流量脉动仿真模型，建立了输出流量脉动精确模型和求解程序，以解决流量脉动难以精确量化分析的难题。对多种轴向柱塞泵产品进行了优化和分析，总结了不同配流盘结构对流量脉动的影响。. 本项目也针对高频流量脉动的测量这一难题开展了研究。根据管道动态模型和泵源阻抗理论，分析了间接法测量轴向柱塞泵流量脉动的并联模型与串联模型，比较了其优缺点。结合两种方案的优点，提出了精确而又简单实用的工业级轴向柱塞泵流量脉动测试方案。该方案根据“二次源法”的精确结果修正“实用近似法”模型中的近似部分，总结等效规律，能够大幅度提升“实用近似法”的准确性。基于此方案研制开发了相应的试验台，建立了国内第一台工业级流量脉动测试试验台。. 本项目的研究成果，为轴向柱塞泵流量脉动的研究提供了理论基础，同时提出了具有实践应用意义的工业级流量脉动测试方案。为轴向柱塞泵的结构优化和减振降噪提供一种新的手段，为轴向柱塞泵的低噪音化奠定基础。具有重要的理论价值和实际意义。