[发明专利]基于粒子群优化方法的轴向柱塞泵配流盘优化设计方法

说明书

技术领域

本发明属于轴向柱塞泵的智能优化设计领域，具体涉及一种基于粒子群优化方法的轴向柱塞泵配流盘优化设计方法。

背景技术

液压轴向柱塞泵是机械装备中最重要的液压基础件，广泛地应用现代工业机械系统中，但是轴向柱塞泵又是液压传动中最主要的振动和噪声源，而其结构噪声与流体噪声主要是在配流过程中产生的，轴向柱塞泵的柱塞液压缸，工作时不断进行高低压转换，充满低压油的柱塞液压缸突然和高压油腔接通时，高压油会瞬间向缸中倒流，产生液压冲击和噪声；同样，充满高压油的柱塞液压缸突然和低压油腔接通时，缸中的高压油瞬间流向低压腔，也会产生液压冲击和噪声，对于同一个柱塞泵，工作压力越高，柱塞腔与配流窗口接通初期阻尼槽两端的压差越大，液压冲击现象越剧烈，严重时还会在配流盘表面和柱塞窗表面出现明显的麻点和很深的蜂窝状蚀坑，同时伴有剧烈的噪声，由于柱塞泵的配流噪声和配流盘结构直接有关，因此，研究轴向柱塞泵流量脉动机理，对其结构结构参数进行优化设计具有重要的理论意义工程实际价值，也是降低噪声污染、改善工作环境的工业性环保要求的体现。

柱塞泵配流盘配作为轴向柱塞泵的重要组成元件，目前，对于配流盘阻尼槽结构参数，主要是开口角、深度角、开口角、配错角等设计主要是依靠经验参数来确定，造成柱塞泵会产生较大的流量脉动和压力冲击，通过优化设计，可以减少结构设计过程的盲目性，提高机械零件的设计品质，降低流体的噪声，本技术方案通过流量脉动数学模型分析，建立配流盘阻尼槽结构参数与流量脉动、压力冲击之间的函数关系，由于其参数的优化是一个多维的非线性离散优化问题,并且优化过程中需要不断求解非线性微分方程，在已有的参考文献中，采用遗传算法优化结构参数，但遗传算法是二进制，需要复制、遗传、变异等多个复杂的操作，且容易收敛于局部极值点，优化效果不理想。

发明内容

本发明的目的是克服传统的优化设计方法效率低，避免过早收敛于局部极值点的缺陷，提出一种能够实现全局优化的基于粒子群优化方法的轴向柱塞泵配流盘优化设计方法。

本发明的基于粒子群优化方法的轴向柱塞泵配流盘优化设计方法，按照如下步骤完成：

第一步、确立轴向柱塞泵配流盘结构中的宽度角θ₁、深度角θ₂、开口角φ、配错角为优化设计的变量参数；

第二步、对于待优化的设计变量开口角θ₁、深度角θ₂、开口角φ、配错角，根据轴向柱塞泵减少流量脉动的设计要求，通过流量脉动模型建立配流盘阻尼槽结构参数与流量脉动、压力冲击之间的关系，即：

其中：S=R12φ2tg2θ1tgθ22.]]>

上述式中，其中已知参数为：为闭死角，C为阻尼槽的流量系数，S为阻尼槽的过流面积，△p为阻尼槽的工作压差，φ为是由三角槽顶点为起始点算起的阻尼槽开口角，A₁为柱塞的工作面积，计算式为R为柱塞在转子上分布圆半径，γ为斜盘倾角，d为柱塞直径，γ_e为泵在额定工况下斜盘倾角为额定倾角，为缸体转角，V_s为具有的条件下柱塞刚的死容积为额定死容积，ω为转子旋转角速度，R₁为阻尼槽在配流盘上的分布圆半径，ρ为密度，E为油液弹性模量，P为额定工作压力，为错配角，φ为阻尼槽开口角，θ₁为阻尼槽深度角度，θ₂为阻尼槽宽度角。

待优化的参数为：阻尼槽深度角度θ₁，阻尼槽宽度角θ₂，阻尼槽开口角φ，错配角

设未知参数：x₁=tg²θ₁，x₃=φ²，则得到目标函数；