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研发液压泵和马达的关键是分析流道和模型的物理特性。计算机仿真技术它利用虚拟环境在可视化方面的优势以及可交互式探索虚拟物体的功能,进行几何、功能、制造及试验等方面交互的建模和分析,使产品性能和质量达到一个更高的水平。常用的仿真技术有4种。
  (1)有限元仿真
  将部件分解成所谓的有限单元,依据所要解决的问题,分解成基于2或3个尺寸的形状,例如三角形和四面体。
  单个单元的力和位移,利用数字近似过程得以计算,这些过程是基于每个单元的数学描述以及单元节点的边界条件和位移条件。
  液压泵体作为一个整体的高压流道,工作压力为50MPa,在高压流道区域不能接受复合压力。通过修正壳体厚度和径向位移,区域的压力等级大幅度减小。反复的有限元分析显示:部件已具有足够的强度。用于计算泵体分析程序的时间包括模型的修正时间、用四面体网格的划分时间以及运用6个不同的泵体版本运行的仿真时间,时间大约为5天。用相同类型的有限元分析真实泵体部位将花费几个月时间,这其中还包括用于生产、测试标准的时间。
  例如,在开发MCR5径向活塞马达时,既要研究接触表面力以及轴与旋转活塞组之间的摩擦力,还要考虑整个马达的变形,只通过仿真分析已成为可能。用仿真技术可以进一步提高效率。MCR5径向活塞马达整体有限元模型分为60万个基本单元。
  (2)计算流体力学仿真
  将流体分成足够多的有限单元,每个单元节点都有自己的流体力学边界条件和位移条件。用数量近似方法,对每个单元用流体力学进行分析。
  高压泵的吸入环节运用了流体力学仿真,用计算流体力学能够开发出一种新型的适应于自转角度的吸入流道,通过进一步减少流动损失使吸入速度增加11%。
  (3)多体仿真
  仿真模型中的部件限定在一个固定的立体上,这个立体有轴承、铰链等部件以及接触条件。
  例如,在研发新型A6VM系列71轴式活塞马达时,9活塞组可在ADAMS仿真辅助下进行研究。
  这种仿真技术的先进性体现在用一个模型产生器可以很快生产出模型并且仿真时间短,甚至在A6VM旋转组件用旋转角度为360°的仿真仅需要5~10min计算时间。考虑到部件弹性变形,仿真模型还可以进行修改。
  (4)流体仿真
  是一种特殊的软件包,例如AMESim,能够应用于流体、机械和系统的动力学仿真。这些程序能够对不同的系统建模,并能对多数模型库及子系统分属于不同物理分支的模型进行分析。在开发新型A15V(L)O280轴式活塞泵中,用cut-off压力阀和负荷传感器进行修正和动力控制,对于其他部件,应用仿真技术使彼此相互适应。可以做出3D模型和拥有对流体控制、压力控制、限制修正电压的新控制器的流体循环图。画出拥有电马达AMESim构造模型、拥有控制器以及调节功能的液压泵、高压管和负荷阀。使用这个模型可以对控制动力从不同方面进行研究。
  利用仿真技术可以模拟泵和马达的物理特性,确定其关键部位的结构、受力状态和系统动力分析。仿真技术在减少泵和马达的开发时间上是一个非常重要的因素。

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