[發明專利]基于粒子群優化方法的軸向柱塞泵配流盤優化設計方法

有效

• 申請號: 201310099624.9
• 申請日: 2013-03-26
• 公開（公告）號: CN103164583A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發明（設計）人: 魏秀業;王福杰;逯子榮;唐菀洋
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G06N3/00
• 代理公司: 太原高欣科創專利代理事務所(普通合伙) 14109
• 代理人: 冷錦超;吳立

技術領域

本發明屬于軸向柱塞泵的智能優化設計領域，具體涉及一種基于粒子群優化方法的軸向柱塞泵配流盤優化設計方法。

背景技術

液壓軸向柱塞泵是機械裝備中最重要的液壓基礎件，廣泛地應用現代工業機械系統中，但是軸向柱塞泵又是液壓傳動中最主要的振動和噪聲源，而其結構噪聲與流體噪聲主要是在配流過程中產生的，軸向柱塞泵的柱塞液壓缸，工作時不斷進行高低壓轉換，充滿低壓油的柱塞液壓缸突然和高壓油腔接通時，高壓油會瞬間向缸中倒流，產生液壓沖擊和噪聲；同樣，充滿高壓油的柱塞液壓缸突然和低壓油腔接通時，缸中的高壓油瞬間流向低壓腔，也會產生液壓沖擊和噪聲，對于同一個柱塞泵，工作壓力越高，柱塞腔與配流窗口接通初期阻尼槽兩端的壓差越大，液壓沖擊現象越劇烈，嚴重時還會在配流盤表面和柱塞窗表面出現明顯的麻點和很深的蜂窩狀蝕坑，同時伴有劇烈的噪聲，由于柱塞泵的配流噪聲和配流盤結構直接有關，因此，研究軸向柱塞泵流量脈動機理，對其結構結構參數進行優化設計具有重要的理論意義工程實際價值，也是降低噪聲污染、改善工作環境的工業性環保要求的體現。

柱塞泵配流盤配作為軸向柱塞泵的重要組成元件，目前，對于配流盤阻尼槽結構參數，主要是開口角、深度角、開口角、配錯角等設計主要是依靠經驗參數來確定，造成柱塞泵會產生較大的流量脈動和壓力沖擊，通過優化設計，可以減少結構設計過程的盲目性，提高機械零件的設計品質，降低流體的噪聲，本技術方案通過流量脈動數學模型分析，建立配流盤阻尼槽結構參數與流量脈動、壓力沖擊之間的函數關系，由于其參數的優化是一個多維的非線性離散優化問題,并且優化過程中需要不斷求解非線性微分方程，在已有的參考文獻中，采用遺傳算法優化結構參數，但遺傳算法是二進制，需要復制、遺傳、變異等多個復雜的操作，且容易收斂于局部極值點，優化效果不理想。

發明內容

本發明的目的是克服傳統的優化設計方法效率低，避免過早收斂于局部極值點的缺陷，提出一種能夠實現全局優化的基于粒子群優化方法的軸向柱塞泵配流盤優化設計方法。

本發明的基于粒子群優化方法的軸向柱塞泵配流盤優化設計方法，按照如下步驟完成：

第一步、確立軸向柱塞泵配流盤結構中的寬度角θ₁、深度角θ₂、開口角φ、配錯角為優化設計的變量參數；

第二步、對于待優化的設計變量開口角θ₁、深度角θ₂、開口角φ、配錯角，根據軸向柱塞泵減少流量脈動的設計要求，通過流量脈動模型建立配流盤阻尼槽結構參數與流量脈動、壓力沖擊之間的關系，即：

其中：S=R12φ2tg2θ1tgθ22.]]>

上述式中，其中已知參數為：為閉死角，C為阻尼槽的流量系數，S為阻尼槽的過流面積，△p為阻尼槽的工作壓差，φ為是由三角槽頂點為起始點算起的阻尼槽開口角，A₁為柱塞的工作面積，計算式為R為柱塞在轉子上分布圓半徑，γ為斜盤傾角，d為柱塞直徑，γ_e為泵在額定工況下斜盤傾角為額定傾角，為缸體轉角，V_s為具有的條件下柱塞剛的死容積為額定死容積，ω為轉子旋轉角速度，R₁為阻尼槽在配流盤上的分布圓半徑，ρ為密度，E為油液彈性模量，P為額定工作壓力，為錯配角，φ為阻尼槽開口角，θ₁為阻尼槽深度角度，θ₂為阻尼槽寬度角。

待優化的參數為：阻尼槽深度角度θ₁，阻尼槽寬度角θ₂，阻尼槽開口角φ，錯配角

設未知參數：x₁=tg²θ₁，x₃=φ²，則得到目標函數；