液壓泵(bèng)是液壓系統的動力輸出單元,二維液壓泵與(yǔ)傳統液壓泵的(de)結構不同,具有摩擦(cā)副少轉速高,功(gōng)率因數大(dà)等優點,本研究基(jī)于CFD流暢解析的方法,分(fèn)析了泵的入口特性,并提出:二維液壓泵具有入口自增壓功能。
1.1 液壓泵結構
圖1所示為泵的結構剖面示(shì)意圖,油液(yè)經過泵入口(kǒu)、旋轉面(miàn)、活塞入口進入到吸油腔中,此(cǐ)液體流動路徑構成了(le)泵的吸油流道。
圖1 剖面示意圖
1.2 設計參數
設計參數如表1所示
2.1 數學建模
将吸油流道建立如圖2所示模(mó)型,模型對實際流道進行了優(yōu)化。
圖(tú)2 數學模型(xíng)
2.2 網格劃分與邊界條(tiáo)件
采用(yòng)了六面體與四面體(tǐ)的混合(hé)網格對模型進(jìn)行劃分,其(qí)中網格最(zuì)薄處超過5層,總(zǒng)數量(liàng)為350萬,網格劃分和局(jú)部放大圖如圖3所示(shì)。
圖3 網格劃分
邊界層設置(zhì)為:入口壓力101325 Pa,出口(kǒu)速度1.3 m/s,旋轉面(miàn)分别設置不同的速度,在不同的速度下進行流場解(jiě)析,旋轉面的速度(dù)參數設置如表2所示。
2.3 結果分(fèn)析
計算得壓力分布雲圖如圖4所示。從圖中可以看出(chū):0 r/min下最高壓力1.02×105 Pa、4000 r/min下最高壓力1.02×105 Pa、8000 r/min下最高壓力1.1×105 Pa、15000 r/min下最高壓力(lì)1.46×105 Pa、20000 r/min下最高壓力1.95×105 Pa,從不同轉速的最高壓力可(kě)以看出,轉速越高機械能轉化的壓力能越大;不同轉速下對應的旋轉面流出壓(yā)力分别為0 r/min下壓力9.85×104 Pa、4000 r/min下壓力9.87×104 Pa、8000 r/min下壓力9.92×104 Pa、15000 r/min下壓力(lì)1.1×105 Pa、20000 r/min下壓力1.2×105 Pa,轉速越高流經旋轉面的壓力能(néng)越大;不同轉速下對應的旋轉面流入壓力分别為0 r/min下壓力9.88×104 Pa、4000 r/min下壓力(lì)9.9×104 Pa、8000 r/min下壓力(lì)9.97×104 Pa、15000 r/min下壓力(lì)1.04×105 Pa、20000 r/min下壓力9.5×105 Pa,轉速越高從入口(kǒu)至旋轉面的(de)壓差越小,介質流入越(yuè)困難,當轉速達到15000 r/min時,形成局部低壓區,産生勢能消耗壓力能,造成損耗,轉速達到(dào)20000 r/min時,低壓區(qū)覆蓋整個流道,壓力能全部轉化為勢能。
模型的速度分布雲圖如圖5所示,在旋轉面流入、流出兩處均存在紊流,形成了漩渦, 随(suí)轉速的升高漩渦的面積變大(dà),流入處的漩渦邊緣産(chǎn)生的高(gāo)壓造成入口吸油困難,流(liú)出處的漩渦邊緣中心産生的低壓使得流出困難,造成出口壓力降低,與不同(tóng)轉速下對應的出口壓力符合。
經過不同轉速(sù)下(xià)的解析計算,得出結論如下。
(1) 入口(kǒu)具有(yǒu)自增(zēng)壓能力,并且轉速越高增壓能力(lì)越強,當轉速達到20000 r/min時,入口壓力可(kě)以提(tí)高1×105 Pa,大大增強了泵的吸(xī)油能力(lì)。
(2) 局部(bù)漩渦會影響增壓效果,雖然吸油口(kǒu)具備增加能力(lì),但是由于旋轉面産生的漩渦影響到了(le)介質的流動,造(zào)成增壓效果不(bú)理想,需要改善吸油流道,優化(huà)結構設計(jì),以達到理想的自增壓功能。