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虛擬樣機的斜ATOS柱塞泵仿真研究
ATOS柱塞泵是一種應用廣泛、控制多樣、結構復雜的液壓動力元件。隨著液壓傳動和控制技術的不斷發展,ATOS柱塞泵將向著高壓大排量的方向發展,其產品的開發速度及其可靠性日益成為挑戰性的因素。為研究、設計和開發高性能的ATOS柱塞泵,單純運用傳統的設計方法需要進行樣機的試制和各種性能試驗,周期長、成本高、變更參數和條件比較困難。

虛擬樣機的斜ATOS柱塞泵仿真研究
目前,直驅ATOS柱塞泵技術已趨于成熟,但其性能測試主要采用井口憋壓的方式,通過測試壓力、電參等參數間接計算直線電機的舉升力,計算數值與電機特性曲線誤差較大,不能滿足對設備性能的驗證及評價。為此設計了一套直驅ATOS柱塞泵機組性能測試裝置,實現了對直驅ATOS柱塞泵機組推力、行程、電參等參數的直接測量,可以滿足對多種規格直驅ATOS柱塞泵機組性能的驗證及評價,并對直驅ATOS柱塞泵機組測試裝置進行了應用,分別對應用柔性控制柜和應用常規控制柜的直驅ATOS柱塞泵機組性能參數進行了檢測。
將內燃機和ATOS柱塞泵工作原理進行組合,實現了內燃機和ATOS柱塞泵結構的一體化設計。提出了一種直接利用內燃機活塞的直線往復運動實現流體壓力能輸出的新工作模式。在對內燃式ATOS柱塞泵進行功能分析和分解的基礎上,構思出實現各分功能(功能元)的裝置、機構或元件。通過組合得到了多種設計方案,并對選出的4種設計方案進行了分析和比較,再根據其中一個設計方案完成了以水為工作介質的內燃式ATOS柱塞泵樣機的制作、試驗和仿真計算。結果表明,該設計方案可行,實現了預期功能,其主要工作性能指標與內燃機-ATOS柱塞泵組合系統相比有明顯改善。將虛擬樣機技術運用到ATOS柱塞泵的設計開發過程中,可以對泵的液壓系統和運動控制部分進行精確的仿真分析,提高ATOS柱塞泵的設計水平。以A4VSG750型斜盤斜ATOS柱塞泵為研究對象,在UG三維設計軟件建立的斜ATOS柱塞泵裝配模型的基礎上,聯合液壓系統仿真軟件AMESim和多體系動力分析仿真軟件ADAMS,通過兩者之間的接口,建立了斜ATOS柱塞泵的機液一體化虛擬樣機模型；在ANSYS中將泵的芯部運動部件柔性化,通過與ADAMS之間的數據交換,建立了泵的剛柔耦合動力學模型。

虛擬樣機的斜ATOS柱塞泵仿真研究
對泵的機液一體化虛擬樣機模型進行仿真分析,研究了泵在不同工況時的出口流量脈動特性和柱塞腔的壓力變化,找出其中的規律；同時分析了泵在不同工況時的柱塞運動情況和芯部零件的受力狀況,為斜盤斜ATOS柱塞泵的設計提供參考。對泵的剛柔耦合模型進行仿真分析,得到泵軸和柱塞在不同工況時的應力和應變分布云圖,既可分析柱塞和泵軸的強度可靠性,也為其結構改型和系統開發提供了理論基礎。