液壓泵是(shì)液壓系統的動力輸出單(dān)元,二維液壓泵與傳(chuán)統液壓泵(bèng)的結構不同,具(jù)有摩擦副少(shǎo)轉速高,功率因數大等優點,本研究基于CFD流暢解析的方(fāng)法,分析了(le)泵的入口特性,并提出(chū):二維液壓泵具有入口自增壓功能(néng)。
1.1 液壓泵(bèng)結構
圖1所示為泵的結構剖面示意圖,油液經過泵入口、旋轉面、活塞入口進入到吸油(yóu)腔中,此液體流動路徑構成了泵的(de)吸油(yóu)流道。
圖1 剖面示(shì)意圖(tú)
1.2 設計參數
設計參數如表1所示
2.1 數學建模
将(jiāng)吸油流道(dào)建立如圖2所示模型,模型對實際流道進行了優化。
圖2 數學模型
2.2 網(wǎng)格劃分與邊界(jiè)條件
采用了(le)六(liù)面體與四(sì)面體的混合網格對模(mó)型進行劃分(fèn),其中網(wǎng)格最薄處超過5層,總數量為350萬,網格劃(huà)分和局部放大圖如(rú)圖3所示。
圖(tú)3 網格劃分
邊界層設置為:入口壓力101325 Pa,出口速度1.3 m/s,旋轉(zhuǎn)面分别設置不同的(de)速度,在不同的速度下進行流(liú)場解析,旋轉面的(de)速度參數設置如表2所示。
2.3 結果分析
計算得壓力(lì)分布雲圖如圖4所示。從圖中可以看出:0 r/min下(xià)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(zuì)高壓力1.46×105 Pa、20000 r/min下最高壓力(lì)1.95×105 Pa,從不同轉速的最高壓力(lì)可以看出(chū),轉速(sù)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(chū)壓力分别為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(yā)力9.92×104 Pa、15000 r/min下壓力1.1×105 Pa、20000 r/min下壓力1.2×105 Pa,轉速(sù)越高流經旋轉面的(de)壓力能越大;不(bú)同轉(zhuǎn)速下對應的旋(xuán)轉面流入壓力分别為0 r/min下壓(yā)力(lì)9.88×104 Pa、4000 r/min下壓力9.9×104 Pa、8000 r/min下壓力(lì)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(sù)越高從入口(kǒu)至旋(xuán)轉面的(de)壓差越小,介質流入越困難,當轉速達到15000 r/min時,形成(chéng)局部(bù)低壓區,産(chǎn)生勢能消耗壓力(lì)能,造成損耗,轉(zhuǎn)速達到20000 r/min時,低壓區覆(fù)蓋整個流道,壓力能全部轉化為勢能。
模型的速度分布雲圖(tú)如圖5所示,在旋(xuán)轉面流入、流出兩處(chù)均存(cún)在紊流,形成了(le)漩渦, 随轉速(sù)的升高(gāo)漩渦(wō)的面積變(biàn)大,流入處的漩渦邊緣産(chǎn)生的高壓(yā)造成入口吸油困難(nán),流出處的漩渦邊緣中心産生的(de)低壓使得流出困難,造成出口壓力降低,與不同轉速(sù)下對應的出口壓力符合(hé)。
經過不同轉速下的解析計算,得出結論如下。
(1) 入口具有自增壓(yā)能力,并且轉速越高增壓能力越強,當轉速達(dá)到20000 r/min時(shí),入口壓力可以提高1×105 Pa,大大增(zēng)強了泵的吸(xī)油能力。
(2) 局部漩渦會影響增壓效果,雖然吸油(yóu)口具備增加能力,但是由于旋轉面産生(shēng)的漩渦影響到了介質的(de)流動,造成增壓(yā)效果不理想,需要改(gǎi)善(shàn)吸油流道,優化結構設計,以達到理想的自增壓(yā)功能。