虚拟样机的斜ATOS柱塞泵仿真研究
ATOS柱塞泵是一种应用广泛、控制多样、结构复杂的液压动力元件。随着液压传动和控制技术的不断发展,ATOS柱塞泵将向着高压大排量的方向发展,其产品的开发速度及其可靠性日益成为挑战性的因素。为研究、设计和开发高性能的ATOS柱塞泵,单纯运用传统的设计方法需要进行样机的试制和各种性能试验,周期长、成本高、变更参数和条件比较困难。

虚拟样机的斜ATOS柱塞泵仿真研究
目前,直驱ATOS柱塞泵技术已趋于成熟,但其性能测试主要采用井口憋压的方式,通过测试压力、电参等参数间接计算直线电机的举升力,计算数值与电机特性曲线误差较大,不能满足对设备性能的验证及评价。为此设计了一套直驱ATOS柱塞泵机组性能测试装置,实现了对直驱ATOS柱塞泵机组推力、行程、电参等参数的直接测量,可以满足对多种规格直驱ATOS柱塞泵机组性能的验证及评价,并对直驱ATOS柱塞泵机组测试装置进行了应用,分别对应用柔性控制柜和应用常规控制柜的直驱ATOS柱塞泵机组性能参数进行了检测。
将内燃机和ATOS柱塞泵工作原理进行组合,实现了内燃机和ATOS柱塞泵结构的一体化设计。提出了一种直接利用内燃机活塞的直线往复运动实现流体压力能输出的新工作模式。在对内燃式ATOS柱塞泵进行功能分析和分解的基础上,构思出实现各分功能(功能元)的装置、机构或元件。通过组合得到了多种设计方案,并对选出的4种设计方案进行了分析和比较,再根据其中一个设计方案完成了以水为工作介质的内燃式ATOS柱塞泵样机的制作、试验和仿真计算。结果表明,该设计方案可行,实现了预期功能,其主要工作性能指标与内燃机-ATOS柱塞泵组合系统相比有明显改善。将虚拟样机技术运用到ATOS柱塞泵的设计开发过程中,可以对泵的液压系统和运动控制部分进行精确的仿真分析,提高ATOS柱塞泵的设计水平。以A4VSG750型斜盘斜ATOS柱塞泵为研究对象,在UG三维设计软件建立的斜ATOS柱塞泵装配模型的基础上,联合液压系统仿真软件AMESim和多体系动力分析仿真软件ADAMS,通过两者之间的接口,建立了斜ATOS柱塞泵的机液一体化虚拟样机模型；在ANSYS中将泵的芯部运动部件柔性化,通过与ADAMS之间的数据交换,建立了泵的刚柔耦合动力学模型。

虚拟样机的斜ATOS柱塞泵仿真研究
对泵的机液一体化虚拟样机模型进行仿真分析,研究了泵在不同工况时的出口流量脉动特性和柱塞腔的压力变化,找出其中的规律；同时分析了泵在不同工况时的柱塞运动情况和芯部零件的受力状况,为斜盘斜ATOS柱塞泵的设计提供参考。对泵的刚柔耦合模型进行仿真分析,得到泵轴和柱塞在不同工况时的应力和应变分布云图,既可分析柱塞和泵轴的强度可靠性,也为其结构改型和系统开发提供了理论基础。