[发明专利]一种用于欠冷却液压系统中柱塞泵的热分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及液压系统热传导领域，具体涉及一种用于欠冷却液压系统中柱塞泵的热分析方法。

背景技术

随着功率电传技术的发展，以电动静液作动器为代表的分布式液压作动系统在飞机上被广泛采用。同传统的集中式液压系统相比，分布式液压系统使用电能作为能量的传输方式，因此不需要集中的供油油箱以及遍布机身的输油管路，这些变化减轻了飞机的重量，避免了由输油管路所带来振动、噪声等问题。但是，没有集中供油油箱，循环油路短，使得油液在循环时没有足够的散热面积进行散热，这就造成分布式液压系统在运行时，处于一种欠冷却的状态下，因此其是一种欠冷却液压系统。

由于欠冷却液压系统运行时会产生较大的油液温升，而过高的油温会影响液压系统的正常工作，甚至引起系统故障和失效。在欠冷却液压系统中，需要通过诸如加大环境的对流散热系数，油路的散热面积等手段来解决油液温升过高的问题。因此，在欠冷却液压系统的设计中，需要加入热设计环节，而找寻合适的热分析方法，是对欠冷却液压系统进行热设计的前提。

在构成液压系统的器件中，柱塞泵负责将机械能转化为液压能，是最为重要的功率转换器件。同时由于在功率转换过程中的功率损失，使得柱塞泵成为液压系统中主要的生热器件。因此，寻找合适的热分析方法，对欠冷却液压系统中的柱塞泵进行热分析，对于欠冷却液压系统整体的热分析与热设计来说就变得尤为重要。

当前对于柱塞泵的热分析方法并不适合欠冷却液压系统中的柱塞泵。原因在于：1.一般的热分析方法在进行柱塞泵热分析时，并未考虑到欠冷却液压系统油路短、散热面积小的特点，认为柱塞泵吸入的油液温度为常值；2.泄漏是造成柱塞泵功率损失的主要原因，而功率损失又是柱塞泵生热的主要原因，因此泄漏量直接关系柱塞泵的生热。以往的柱塞泵热分析方法在处理这一问题时，往往将泄漏量认为是一常值，这同欠冷却液压系中的柱塞泵特性不符。对于欠冷却液压系统，在其运行过程，油液温升较大。温度的变化会使得油液粘度产生变化，这些变化会对柱塞泵泄漏量产生影响，进而影响柱塞泵生热情况。对于一般的液压系统。在其工作时油液温升的变化范围较小，因此其柱塞泵泄漏量为常量。但对于欠冷却液压系统，在其工作时，油液的变化范围会达到上百摄氏度，因此柱塞泵泄漏量会发生较大的变化，不能简单的认为是一常数。

上述问题使得现有的热分析方法不适用于欠冷却液压系统中的柱塞泵。

发明内容

本发明针对现有热分析方法不适用于欠冷却液压系统中柱塞泵的问题，提出了一种用于欠冷却液压系统柱塞泵的热分析方法。

一种用于欠冷却液压系统柱塞泵的热分析方法，包括以下步骤：

步骤一、利用集中参数法，建立欠冷却液压系统柱塞泵的五温度结点热分析模型。

步骤一中所述的欠冷却液压系统柱塞泵五温度结点热分析模型，具体是将柱塞泵划分为吸油温度结点、排油温度结点、泄漏温度结点、壳体温度结点和转换温度结点。

步骤二、根据步骤一中欠冷却液压系统柱塞泵的热分析模型，建立起五个温度结点的热平衡方程。

步骤二中所述五个温度结点的热平衡方程，具体是指：

吸油温度结点热平衡方程：

排油温度结点热平衡方程：

泄漏温度结点热平衡方程：

壳体温度结点热平衡方程：

转换温度结点热平衡方程：

步骤三、建立柱塞泵的精确泄漏量模型，并将其带入步骤二建立的各温度结点热平衡方程中。

步骤三中所述的柱塞泵精确泄漏量模型，具体是指：

柱塞和缸孔间平均泄漏量Q_pb：

滑靴同斜盘间缝隙的泄漏量Q_ss：

配流盘排油区封油带实际包角范围内油液的泄漏量Q_vb：

步骤三中所述的将精确泄漏量模型带入步骤二建立的各温度结点热平衡方程，具体是指：

柱塞泵内泄漏流量Q_il：

Q_il＝Q_vb1

柱塞泵外泄漏流量Q_el：

Q_el＝Q_vb2+Q_pb+Q_ss