液壓泵是液壓系統的動力輸[Shu]出單(Dan)元,二維液壓泵[Beng]與傳統液壓泵的[De]結構不同,具[Ju]有摩擦(Ca)副少轉速高,功率因數大等優點,本研[Yan]究基于CFD流暢解[Jie]析的方法,分析[Xi]了(Le)泵的入口特性,并提出:二維(Wei)液壓泵具有入口自(Zi)增壓功能。
1.1 液壓泵(Beng)結構
圖1所示為泵的結構(Gou)剖面示意圖,油液經[Jing]過泵入口[Kou]、旋轉面、活塞入口進入到吸油腔中[Zhong],此液體流動路徑(Jing)構成了泵的吸油流道。
圖1 剖面示意圖(Tu)
1.2 設計參數
設計參數如表[Biao]1所示(Shi)
2.1 數學建模
将吸油流道(Dao)建立如圖2所示模型,模型[Xing]對實際流道[Dao]進行了(Le)優化(Hua)。
圖2 數學模[Mo]型(Xing)
2.2 網格劃分與邊界條件
采用了六面體與四面(Mian)體的混合網格對模型進(Jin)行劃分,其中網格最薄處超過5層,總數量為350萬,網格劃(Hua)分和局部放大[Da]圖如圖[Tu]3所示。
圖(Tu)3 網格劃分
邊(Bian)界層設[She]置為:入口壓力101325 Pa,出口速度1.3 m/s,旋轉(Zhuan)面分别設置不(Bu)同的速度(Du),在不同的速度下進(Jin)行流場解析,旋[Xuan]轉面[Mian]的速度參(Can)數設置如表2所示。
2.3 結果(Guo)分析
計(Ji)算得(De)壓力分布雲圖如圖4所示(Shi)。從圖中可以看出:0 r/min下最高壓力1.02×105 Pa、4000 r/min下最(Zui)高壓力1.02×105 Pa、8000 r/min下[Xia]最高壓力1.1×105 Pa、15000 r/min下最[Zui]高[Gao]壓力1.46×105 Pa、20000 r/min下最[Zui]高壓力1.95×105 Pa,從不同轉速的最[Zui]高壓力可以[Yi]看出,轉速(Su)越高機械能轉化的壓力能越[Yue]大;不同轉[Zhuan]速下對應的旋轉面(Mian)流出壓力分别為0 r/min下壓[Ya]力9.85×104 Pa、4000 r/min下壓[Ya]力9.87×104 Pa、8000 r/min下壓力9.92×104 Pa、15000 r/min下壓[Ya]力1.1×105 Pa、20000 r/min下壓力1.2×105 Pa,轉速(Su)越高流經旋轉(Zhuan)面的(De)壓力能越(Yue)大[Da];不同轉速下(Xia)對應[Ying]的旋轉面(Mian)流入壓[Ya]力分别為0 r/min下[Xia]壓力9.88×104 Pa、4000 r/min下壓(Ya)力9.9×104 Pa、8000 r/min下壓力9.97×104 Pa、15000 r/min下壓力1.04×105 Pa、20000 r/min下壓力9.5×105 Pa,轉速(Su)越高從入口至旋轉面的壓差(Cha)越小(Xiao),介質流入越困[Kun]難,當轉速[Su]達(Da)到15000 r/min時,形成局(Ju)部低壓區,産生(Sheng)勢能消耗壓力[Li]能,造成損耗,轉速達到20000 r/min時,低壓[Ya]區覆(Fu)蓋整個流道,壓力能全部轉化為勢能。
模型的(De)速度分布雲圖(Tu)如(Ru)圖5所示,在旋(Xuan)轉面流入、流出[Chu]兩處均存在紊流,形成了[Le]漩渦, 随[Sui]轉速的升高[Gao]漩渦的面積變大,流入處的漩(Xuan)渦邊緣産生的高壓造成入口(Kou)吸油困難,流出處的漩渦邊緣中心産生的低(Di)壓使得流(Liu)出困難,造成出口壓力降低,與不同轉速下[Xia]對應的出口壓力[Li]符合。
經過(Guo)不(Bu)同轉速下的解析計算(Suan),得出結論如下[Xia]。
(1) 入[Ru]口具有自增壓[Ya]能力,并且轉速越高增壓能力[Li]越強,當轉速達到20000 r/min時,入口壓力[Li]可以提高1×105 Pa,大大[Da]增強了泵的吸(Xi)油能力。
(2) 局部漩渦[Wo]會影響增壓效果,雖然吸油口具備增加[Jia]能力,但[Dan]是(Shi)由于旋[Xuan]轉面[Mian]産生的漩渦影響到了介[Jie]質的流動,造成增壓[Ya]效果(Guo)不理想,需要改善吸油流道,優(You)化結[Jie]構設計,以達到理想的自增壓功[Gong]能。