[發明專利]一種斜盤柱塞式液壓變壓器緩沖結構設計方法

在審

• 申請號: 202110382397.5
• 申請日: 2021-04-09
• 公開（公告）號: CN113374747A
• 公開（公告）日: 2021-09-10
• 發明（設計）人: 王曉晶;師廣強;李文杰
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: F15B3/00
• 分類號: F15B3/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種斜盤柱塞式液壓變壓器緩沖結構設計方法，按以下步驟實現：

步驟一：根據控制體積法推導柱塞腔內油液壓力梯度方程。

步驟二：由柱塞腔內油液壓力梯度方程推導得到增量方程。進一步得到柱塞運動造成的柱塞腔內油液壓力變化Δp₁和緩沖結構造成的柱塞腔內油液壓力變化Δp₂。

步驟三：取不同大小的緩沖結構包絡角得到Δp₁在變壓角區間[0°，120°]內的壓力變化曲線，根據液壓變壓器額定壓力和最大變壓比選擇合適的緩沖結構包絡角油源壓力。

步驟四：根據步驟三得到的緩沖結構包絡角設計緩沖結構尺寸，根據槽口A到槽口T的預降壓區間，求解能夠使Δp₁與Δp₂配合提前完成預降壓過程的緩沖結構尺寸。

步驟五：與步驟四類似，根據槽口T到槽口B的預升壓區間，求解能夠使Δp₁與Δp₂配合提前完成預升壓過程的緩沖結構尺寸。

步驟六：與步驟五類似，根據槽口B到槽口A在變壓角內的預升\降壓區間，求解能夠使Δp₁與Δp₂配合提前完成預升\降壓過程的緩沖結構尺寸。

步驟七：斜盤柱塞式液壓變壓器CFD仿真分析。

2.根據權利要求1所述一種斜盤柱塞式液壓變壓器緩沖結構設計方法，其特征在于推導關于角度柱塞腔內油液壓力梯度方程如下:

其中，V_min為柱塞腔內油液的最小體積(m³)，V_min＝6.22×10^-6m³；S_A為柱塞面積(m²)，S_A＝πd²/4；R為柱塞分布圓半徑(m)，R＝0.0335m；β為斜盤傾角(°)，β＝18°。C_q為緩沖結構的流量系數，取C_q＝0.82；S₀為緩沖結構的最小過流截面積(m²)；ρ為油液密度(kg/m³)，取32號抗磨液壓油的油液密度，ρ＝870kg/m³。

3.根據權利要求2所述一種斜盤柱塞式液壓變壓器緩沖結構設計方法，其特征在于所述由柱塞腔內油液壓力梯度推導得到增量方程如下：

進一步有

4.根據權利要求3所述一種斜盤柱塞式液壓變壓器緩沖結構設計方法，其特征在于取值代入，β_e＝7×10⁸Pa；V＝^-6m³min；S_A＝2.27×10^-4m²；R＝0.0335m；β＝18°；C_q＝0.72；ρ＝870kg/m³；n＝1000r/min。取不同大小的緩沖結構包絡角并代入到處于區間[0°，120°]時的公式(3)，在[0°，120°]區間內，|Δp₁|要小于斜盤柱塞式液壓變壓器的額定壓力40MPa，據此選擇合適的緩沖結構包絡角為5°，最大變壓比與油源壓力的乘積不得大于斜盤柱塞式液壓變壓器的額定壓力，斜盤柱塞式液壓變壓器的最大變壓比為3，保險起見取最大變壓比為4進行計算，因此選擇油源壓力為8MPa。當緩沖結構為直徑為d的恒過流截面積緩沖孔時，有代入相應的條件公式得到能夠滿足條件的各緩沖結構尺寸，進一步選擇能夠在變壓角區間[0°，120°]內滿足條件的緩沖結構尺寸，根據實際情況進行選擇確定最優緩沖結構。

5.根據權利要求4所述一種斜盤柱塞式液壓變壓器緩沖結構設計方法，其特征在于根據各個緩沖孔的結構尺寸，通過UG軟件對斜盤柱塞式液壓變壓器的流場模型進行三維建模，并基于用戶自定義函數和動網格技術使ANSYS軟件對液壓變壓器進行網格劃分。

6.根據權利要求5所述一種斜盤柱塞式液壓變壓器緩沖結構設計方法，其特征在于基于FLUENT軟件對柱塞在不同槽口間過渡時的瞬態進行模擬仿真，通過控制柱塞運動狀態，最終得到高速工作中的液壓變壓器流場的壓力分布圖。