液壓泵是(shi)液壓系統(tong)的動力輸(shu)出單元,二(er)維(wei)液壓泵(beng)與傳統(tong)液(ye)壓泵的結(jie)構不同,具(ju)有摩擦(ca)副少轉(zhuan)速高,功率因數(shu)大等優點,本研究基于CFD流暢解(jie)析的方法(fa),分析了泵(beng)的入口特(te)性,并提出:二維(wei)液壓(ya)泵具有入(ru)口自增壓(ya)功能(neng)。
1.1 液(ye)壓泵結構(gou)
圖1所示為(wei)泵的(de)結構(gou)剖面(mian)示意圖(tu),油(you)液經過泵入口(kou)、旋轉(zhuan)面、活塞入口進(jin)入到(dao)吸(xi)油腔中(zhong),此液(ye)體(ti)流(liu)動路(lu)徑構(gou)成了(le)泵的(de)吸油(you)流道(dao)。
圖1 剖面示(shi)意圖(tu)
1.2 設計(ji)參數(shu)
設計參數(shu)如表(biao)1所示(shi)
2.1 數(shu)學建模
将吸油(you)流道(dao)建立(li)如圖2所示(shi)模型,模型對實際流(liu)道進行了(le)優化。
圖2 數學模(mo)型
2.2 網(wang)格劃(hua)分與邊界條件(jian)
采(cai)用(yong)了六面體(ti)與(yu)四(si)面體(ti)的混(hun)合(he)網(wang)格對模型進行劃分(fen),其中(zhong)網格(ge)最薄(bao)處超過5層,總數(shu)量為(wei)350萬,網(wang)格劃(hua)分和(he)局部(bu)放大(da)圖如圖(tu)3所(suo)示。
圖3 網格(ge)劃分
邊界層設(she)置為:入(ru)口(kou)壓力101325 Pa,出口(kou)速度(du)1.3 m/s,旋轉(zhuan)面分别設(she)置不(bu)同的(de)速度(du),在不(bu)同的速(su)度(du)下進行流(liu)場(chang)解析,旋(xuan)轉面的速(su)度參數設(she)置(zhi)如表2所(suo)示。
2.3 結(jie)果分析
計(ji)算得(de)壓(ya)力分布(bu)雲圖(tu)如圖(tu)4所示(shi)。從圖(tu)中可以看(kan)出:0 r/min下(xia)最高(gao)壓力(li)1.02×105 Pa、4000 r/min下最(zui)高(gao)壓(ya)力1.02×105 Pa、8000 r/min下(xia)最高(gao)壓(ya)力(li)1.1×105 Pa、15000 r/min下最高壓力(li)1.46×105 Pa、20000 r/min下最高(gao)壓力1.95×105 Pa,從不(bu)同轉(zhuan)速的最高壓力(li)可以(yi)看出(chu),轉速(su)越高機械(xie)能轉(zhuan)化的壓力(li)能越(yue)大;不(bu)同(tong)轉速下(xia)對應的(de)旋(xuan)轉面(mian)流出壓力分别(bie)為0 r/min下(xia)壓力(li)9.85×104 Pa、4000 r/min下壓(ya)力9.87×104 Pa、8000 r/min下壓(ya)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(gao)流(liu)經旋轉(zhuan)面的壓(ya)力(li)能越(yue)大;不同轉速下(xia)對應的旋轉面流入壓力分别(bie)為0 r/min下壓(ya)力9.88×104 Pa、4000 r/min下壓(ya)力9.9×104 Pa、8000 r/min下(xia)壓力9.97×104 Pa、15000 r/min下壓(ya)力1.04×105 Pa、20000 r/min下(xia)壓力(li)9.5×105 Pa,轉速(su)越高(gao)從入口至(zhi)旋轉面的(de)壓差(cha)越小,介(jie)質流入(ru)越困難,當(dang)轉速(su)達到15000 r/min時(shi),形成局(ju)部低壓區(qu),産生(sheng)勢能(neng)消耗壓力(li)能,造成(cheng)損耗,轉(zhuan)速達到20000 r/min時(shi),低壓(ya)區覆蓋整(zheng)個流道,壓力能全部(bu)轉化為勢(shi)能。
模(mo)型的(de)速度(du)分(fen)布(bu)雲圖(tu)如圖(tu)5所示(shi),在旋(xuan)轉面流(liu)入、流出(chu)兩處均存(cun)在紊流,形(xing)成了漩渦(wo), 随轉速的升高(gao)漩渦(wo)的面積變(bian)大,流(liu)入處(chu)的漩(xuan)渦邊(bian)緣産生的(de)高壓造成(cheng)入口(kou)吸油困難(nan),流出(chu)處的漩渦邊緣(yuan)中心(xin)産(chan)生的低(di)壓(ya)使得流(liu)出困(kun)難,造(zao)成出(chu)口壓力(li)降低,與(yu)不同轉(zhuan)速下對(dui)應的出口(kou)壓力(li)符合(he)。
經過不(bu)同轉(zhuan)速下的解(jie)析計(ji)算,得出結(jie)論如(ru)下。
(1) 入(ru)口具(ju)有自(zi)增壓(ya)能力(li),并且轉速(su)越高增壓(ya)能力(li)越強(qiang),當(dang)轉(zhuan)速達(da)到20000 r/min時(shi),入口(kou)壓力(li)可以提(ti)高1×105 Pa,大大(da)增強了泵的吸(xi)油能(neng)力。
(2) 局(ju)部漩渦會(hui)影響(xiang)增壓效(xiao)果(guo),雖然(ran)吸油(you)口(kou)具(ju)備增(zeng)加能(neng)力,但是由(you)于旋(xuan)轉面(mian)産生(sheng)的漩(xuan)渦影響到(dao)了介(jie)質的(de)流動,造成(cheng)增壓(ya)效果(guo)不理想,需要改(gai)善吸(xi)油流(liu)道,優(you)化結(jie)構設計,以達到(dao)理想(xiang)的自(zi)增壓(ya)功能。