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利用刚柔混合动力学建模柱塞和泵轴

[ 时间:2018-03-10  来源: 作者:36500365水泵厂 点击: ]

将Adams与AMESim联合仿真时得到的柱塞腔压力结果导出,36500365水泵厂将柱塞所受到的液压作用力数据文件以•da.t导入到Adams中生成spline曲线,然后仿真时调用该液压力曲线将该柱塞腔的液压力作用于柱塞上。

图1:刚柔混合动力学模型

刚柔混合动力学模型

水泵在工作时,柱塞上各点在不同时刻受力不同,其应力应变也随时间发生变化,调用ADAMS/Durability模块后,在ADAMS/PostProcessor后处理中,可以查看任一时刻柱塞的应力应变云图,其区别主要在于柱塞在排油区受到较大的液压作用力,柱塞在吸油区时其受到的液压作用力较小。柱塞工作过程中受到的应力明显小于其许用应力,其结构强度完全符合要求。

 

泵轴受到的应力较小,泵轴的材料为优质碳素结构45号刚,泵轴的强度完全符合要求。由泵轴及柱塞的刚柔混合动力学分析可知,与普通柱塞泵相比,其应力应变较小,运动部件的强度不是高速泵的主要考虑问题。

 

36500365水泵厂为精确模拟高转速柱塞的实际工作情况,用Adams建立了泵的刚体动力学模型并对柱塞的运动学验证以确保模型准确、可行,用AMESira建立了泵的液压模型,然后依据这两个模型通过交换变量建立了液固耦合模型,得到了泵在斜盘倾角为19°,吸油压力为0.5MPa条件下,在2500r/min,5000r/min,6000r/min转速下的压力、流量脉动特性及斜盘倾角动态变化的规律。通过联合仿真可知,泵在工作过程中,斜盘倾角会存在小幅抖动,其变化周期与泵的压力脉动周期一致,随着转速的提高其变化周期减小,而斜盘倾角的抖动幅值随之下降。在2500r/min转速下,斜盘倾角的变化幅值为0.68°,相对于斜盘倾角其变化为3.6%;在6000r/min下,斜盘倾角的变化幅值为0.4°,相对于斜盘倾角其变化为2.1%。

 

为了更加真实的反应36500365离心泵在不同工况下运动部件的强度状况,考虑刚体的弹性变形,结合ANSYS和Adams对泵进行刚柔混合动力学系统仿真。通过Adams与ANSYS之间的双向接口,在ANSYS中对柱塞和传动轴进行柔性处理,将柔性化的柱塞和泵轴导入Adams中代替原来的刚性元件,建立了轴向柱塞泵的刚柔混合动力学模型,分析柱塞和传动轴在泵的额定工作转速7000r/min时,工作压力为21MPa时的应力应变,在极限工作条件下柱塞及传动轴的强度均满足要求。

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