[01812076]高速重载液压泵设计与制造关键技术及其应用

自主研制了一种具备液固耦合和刚柔耦合特性的轴向柱塞泵多学科虚拟样机仿真平台.该平台集成了轴向柱塞泵机构的多体动力学解算模块、零部件弹性力学分析模块和柱塞副油膜特性求解模块,不仅可以分析轴向柱塞泵的机构动力学和零部件动态三维应力、应变特性,而且可以解算轴向柱塞泵的输出流体特性和内部摩擦副油膜特性,从而实现轴向柱塞泵的各零部件的闭环整体设计,为制造工艺提供直接指导.轴向柱塞泵的虚拟样机在宏观上对轴向柱塞泵外特性参数有着准确的预测和分析,平均准确度达到96.1%以上.掌握长寿命复杂铜合金耐磨材料配对及摩擦副设计制造关键技术,搭建完成一种可对高速高压带负载条件下的摩擦副特性进行在线遥测的试验装置.通过实验为轴向柱塞泵关键摩擦副材料选择最佳配对方案.掌握了非连续多型面双合金浇注的关键技术,成功解决了铜合金层中的气孔、疏松、夹杂、铜合金与基体材料的结合难题.试验测试装置以柱塞副油膜微观分布特性研究对象,通过巧妙的结构设计,实现在高速旋转缸体狭小空间内41个压力和温度传感器的布局,结合无线遥测技术和创新的主轴结构,解了决高速旋转件数据传输线的缠绕难题,该项基于整泵的摩擦副油膜分布特性测试技术处于国际领先水平.基于研究成果对摩擦副进行结构参数优化,所研制的轴向柱塞泵容积效率达到97%,总效率90%,寿命达到了5000h,达到了国外同类产品的水平.研究了降低压力流量脉动冲击的配流副减振降噪关键技术,为降低流量压力脉动及辐射噪声的结构优化设计提供有效地手段.针对高刚度壳体优化,首先采用多学科联合仿真模型求解壳体的高精度实时激励,通过振动模态-声场辐射分析,确定壳体的主要噪声辐射面,提出壳体内部肋板最优结构,柱塞泵噪声等级降低2-3dB(A).通过对轴向柱塞泵配流过程非定常空化流场进行仿真计算,揭示柱塞泵流量脉动和压力冲击形成机理,提出孔槽结合低流量脉动配流盘通用设计方法,并提出基于双联式轴向柱塞泵转位角降噪方法和基于压力回收容腔的主动配流结构,使柱塞泵噪声激振源强度降低50%以上.研究了变量控制机构单元的控制与精密加工关键技术,提高了先导变量机构动态性能.研究变量泵的数字控制,通过对控制器软硬件的研究、控制器与变量泵的集成,开发一种由微处理器、压力和位移传感器、电磁阀组成的数字变量系统.液压泵的变量模式由计算机软件实现控制,可以使变量泵控制具有柔性,使变量泵可以根据配套主机要求实现多种控制方式,实现许多用机械控制装置难以实现及无法实现的变量控制,极大地丰富液压泵的变量控制方式.采用高刚度钻孔技术加工先导阀,提高先导阀控制精度,从而提高了先导变量机构的动态性能.申请一系列具有自主知识产权的核心专利15项,发表SCI/EI论文21篇,研究成果应用于国内柱塞泵龙头企业产品改造和新产品研发,提高国产柱塞泵的性能参数、寿命及可靠性,首先国产柱塞泵在国产中小型挖掘机、大吨位起重机、混凝土搅拌车及国防重大装备上的批量配套,打破国外垄断,产生直接经济效益超过5000万.