CasparHMT15轴向柱塞泵/马达仿真软件功能

24号晚上iHdrostatics官方QQ群里对测试对液压的重要性展开了激烈的讨论，虽是拿个小板凳旁听，这也不禁让我想到Monika她们在轴向柱塞类元件的开发上所作的试验台和测试工作。

可以说他们团队专注这方面研究二十几年，正是他们的这种专注，将理论研究和试验分析相结合，并进行深度总结，为实现解放企业开发和设计者的创新设计而开发的仿真分析软件。

Monika在2015年的报告会上提出，她们团队将在现有研究的柱塞类泵/马达的基础上要攻克研究以水为介质的柱塞泵/马达。

相关资料及下载

点击题目请查看【i专栏】N10~N12三篇文章（2014年年报相关内容），

• N10：Maha Fluid Power (Part 1) – Research Overview

• N11：Maha Fluid Power (Part 2) – Piston Micro-Surface Profile

• N12：Maha Fluid Power (Part 3) – Design and Optimization Software

复制下载连接亦可下载MAHA研究中心2015年最新年报相关研究进展等内容。（下载链接：http://pan.baidu.com/s/1mh0Lpws）

iHdrostatics官方QQ群亦可下载

对于预测斜盘式轴向柱塞机械性能的仿真模型，需要具备模拟油液从吸油口吸入 到进入柱塞腔这一完整过程的能力，同时还要能考虑油液的可压缩性及粘性影响。更重要的是要考虑到密封封闭容腔的润滑油膜的间隙流动特性。由于工作腔内压力变化引起容积式变量机械工作过程中产生脉动力，及力矩变化导致旋转组内的运动元件震荡微运动。此外，油膜厚度范围内高表面压力导致局部表面变形。加之零件热变形对油膜特性的影响，因此需要考虑由温度引起的表面变形。综上所述，考虑到在柱塞式机械内产生的复杂物理现象，因此需要一流固热全耦合模型用于三大主要摩擦副的分析。

如图1示例所示，流固热耦合模型的基本结构用于斜盘式轴向柱塞机械的三个摩擦副面。模型由三个主要模块组成。第一个模型用有限体积法（FVM）求解雷诺方程和能量守恒方程，用来描述润滑间隙内的流体流动（流场）。该模型能精准预测油膜特性（动态压力场、温度场、粘度和速度分布）。结合压力场，用集成的内部有限元解算器，解算出摩擦副元件体的弹性变形。提取此摩擦副表面的弹性变形数据并引入到流场模型中，用于矫正油膜的厚度值。

图1 流固热耦合模型—配流副示例

当油膜厚度足够薄的时候，元件体的弹性变形直接影响压力场，此时的润滑状态属于弹性流体动力润滑条件。由于这是轴向柱塞泵摩擦副中最为常见的情形，因此可用局部流固耦合算法来求解瞬时压力和弹性变形之间的相互作用。

另外，热传递是通过摩擦副两润滑表面间进行的。能量方程求解的元件体表面温度是直接影响温度场计算的重要边界条件。另一方面，粘性摩擦导致能量耗散产生的热通量也作为元件体边界条件。以这些热通量作为边界条件，用专门开发的非结构化有限体积法求解器解算旋转组件内的温度分布，包括缸体、配流盘和端盖装配体。结合这些温度场，使用内部的特殊FEM求解器能进行热载荷估算，以及形成润滑间隙元件体的相应热膨胀的解算。若假设温度为似稳态，每一次热分析循环仅执行一次。由于压力导致的弹性变形，热膨胀引起的变形将影响油膜的厚度并最终影响油膜的特性。

• instantaneous cylinder pressure

柱塞腔内瞬态压力

• effective pump outlet flow and motor inlet flow

泵有效出油口流量和马达有效进油口流量

• flow ripple on both ports

两端口流量脉动

• oscillating forces and moments exerted on the swash plate

作用在斜盘上激振力和力矩

• internal and external volumetric losses 

内泄和外泄的容积损失

• film thickness for all three interfaces (the piston/cylinder, the slipper/swash plate and the cylinder block/valve plate interface) as function of rotating angle

三大摩擦副油膜厚度随主轴转角的变化

• leakage flow for all three interfaces (the piston/cylinder, the slipper/swash plate and the cylinder block/valve plate interface)

三大摩擦副泄漏流量

• viscous friction for all three interfaces (the piston/cylinder, the slipper/swash plate and the cylinder block/valve plate interface)

三大摩擦副粘性摩擦力

• energy dissipation for all three interfaces (the piston/cylinder, the slipper/swash plate and the cylinder block/valve plate interface)

三大摩擦副能量损失

• pressure and temperature fields for all three interfaces (the piston/cylinder, the slipper/swash plate and the cylinder block/valve plate interface) as function of rotating angle 

三大摩擦副压力场和温度场随主轴转角的变化

• surface deformation due to pressure load for all three interfaces (the piston/cylinder, the slipper/swash plate and the cylinder block/valve plate interface)

作用在三大摩擦副上压力载荷产生的表面变形

• surface deformation due to thermal loading for all three interfaces (the piston/cylinder, the slipper/swash plate and the cylinder block/valve plate interface)

作用在三大摩擦副上热载荷产生的表面变形

• temperature distribution in solid parts 

元部件内的温度分布

关于iHydrostatics

iHydrostatics, Pulse You with World