【摘要】：高壓清洗機是一種用于清理頑固污漬的流體機械.在北美和歐洲等生活水平較高的發(fā)達地區(qū)應(yīng)用廣泛。軸向柱塞泵是高壓清洗機的核心部件。本文基于企業(yè)清洗機產(chǎn)品優(yōu)化改進的實際需求,選擇普遍應(yīng)用于清洗機產(chǎn)品中的三缸并聯(lián)斜盤軸向柱塞泵為研究對象,開展了運動仿真研究和流場數(shù)值仿真研究,并基于仿真結(jié)果實現(xiàn)了對泵頭流道結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。 本文首先分析了斜盤軸向柱塞泵的工作原理和數(shù)學模型,利用UG軟件對斜盤軸向柱塞泵虛擬樣機中的斜盤柱塞運動機構(gòu)進行了運動仿真,運動仿真數(shù)值結(jié)論驗證了斜盤軸向柱塞泵數(shù)學模型的正確性。通過對比分析從單缸到五缸并聯(lián)的斜盤柱塞運動機構(gòu)的仿真結(jié)果,從數(shù)值分析的層面對傳統(tǒng)設(shè)計理論中奇數(shù)缸數(shù)并聯(lián)優(yōu)于偶數(shù)缸數(shù)并聯(lián)的定性結(jié)論做了定量分析,驗證了三缸斜盤軸向柱塞泵對于清洗機產(chǎn)品的經(jīng)濟實用性。 然后,本文分析了泵頭內(nèi)部流場,指出斜盤軸向柱塞泵內(nèi)部流場是不可壓縮單相牛頓流體在復雜管道內(nèi)的非定常湍流流動,在工程實踐中,對于泵進口端和出口端的總流流道,可用時均統(tǒng)計平均值簡化為定常流動來分析,而柱塞工作腔內(nèi)的流場邊界隨柱塞運動而產(chǎn)生周期脈動,則只能按非定常流動來進行分析。在綜合分析泵內(nèi)流場物理模型的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)特點后,指出泵內(nèi)流場適合采用重整化k-ε模型進行計算流體動力學模擬�；谥卣痥-ε模型,應(yīng)用ANSYS FLUENT軟件,分別對文丘里吸液閥流道、入口配流流道、出口匯流流道的流場進行了定常模式下的仿真,對柱塞工作腔內(nèi)的脈動流場進行了基于動網(wǎng)格技術(shù)的非定常模式仿真。重點分析了文丘里吸液閥流道,得到了與理論模型和實驗數(shù)據(jù)高度吻合的流場數(shù)值仿真結(jié)果。編寫了柱塞運動邊界的自定義程序,利用動網(wǎng)格技術(shù)模擬了柱塞腔內(nèi)部流場壓排行程中的壓力場變化規(guī)律。 最后,本文基于文丘里流道的流場仿真結(jié)果,對現(xiàn)有泵頭文丘里流道結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化設(shè)計,并制作了工程樣板進行試驗驗證。試驗結(jié)果表明,優(yōu)化方案達到了降低溢流閥平衡壓力和減小文丘里流道壓力損失的優(yōu)化目標,提升了泵的整體性能。
【圖文】：

斜盤軸向柱塞泵有斜盤運動，缸體固定和缸體運動，斜盤固定兩種結(jié)構(gòu)形式，高壓清洗機的泵體基本上都是外露的，考慮到安全因素和散熱因素，高壓清洗機斜盤軸向柱塞水泵普遍選用斜盤旋轉(zhuǎn)，缸體固定的形式。圖2一1所示為高壓清洗機斜盤軸向柱塞泵的裝配結(jié)構(gòu)圖，主要零部件包括:泵體，斜盤軸，骨架油封，推力軸承，柱塞，柱塞彈簧，柱塞油封，柱塞水封，柱塞導向泵蓋，泵頭，吸水單向閥，出水單向閥。圖2一1高壓清洗機斜盤軸向柱塞水泵裝配結(jié)構(gòu)圖Fig.2一 1Pressure研 /asherAxialPiston認 /aterPumPAssembly其中斜盤端面與旋轉(zhuǎn)中心軸線成一定傾角，柱塞彈簧始終處于預壓縮狀態(tài)，柱塞在彈簧壓力的作用下，始終貼緊斜盤，所以，當斜盤軸繞軸心做旋轉(zhuǎn)運動時，，隨著斜盤軸的持續(xù)旋轉(zhuǎn)，在斜盤推力和彈簧壓力以及水壓力的綜合作用下，柱塞在缸體內(nèi)循環(huán)往復的從上止點運動到下止點，再從下止點運到上止點。為了減少運轉(zhuǎn)噪音和斜盤柱塞運動副的相對摩擦力

華南理工大學碩十學位論文圖2一2所示為單缸斜盤柱塞運動機構(gòu)的簡化示意圖，斜盤傾角為a，斜盤旋轉(zhuǎn)的相位角用必表示。圖2一2單缸斜盤柱塞運動機構(gòu)簡化示意圖Fig.2一 2SimplifiedSinglepistonandSwashPlateMeehanism在圖示位置，柱塞處于下止點，為了方便分析，且因為物體間的相互運動總是相對的，我們把斜盤柱塞運動機構(gòu)的運動轉(zhuǎn)化成斜盤固定，柱塞隨泵頭繞軸線旋轉(zhuǎn)的形式，賦予柱塞與泵頭一個與斜盤軸旋轉(zhuǎn)運動大小相等，方向相反的旋轉(zhuǎn)角速度，且設(shè)定斜盤軸為相對靜止狀態(tài)，此時柱塞將繞軸線旋轉(zhuǎn)且沿軸線方向往復移動，即在圖示的Z軸方向往復移動，當旋轉(zhuǎn)180度后
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2011
【分類號】：TH322

【參考文獻】

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本文編號：2573650