[发明专利]一种确定无冲击恒流量三柱塞泵凸轮轮廓形状的方法

说明书

一种确定无冲击恒流量三柱塞泵凸轮轮廓形状的方法，属于机械技术领域。本发明设计两类凸轮，分别为凸轮A与凸轮B。设计中，分别将含三柱塞的柱塞泵柱塞位移划分为五段和四段，各段采用多项式函数表达柱塞位移，得到无冲击恒流量三柱塞凸轮轮廓。本发明采用给定的多项式函数保证了整个工作周期内柱塞加速度的连续性，而且三柱塞输出流量恒定，可以保障柱塞与凸轮之间为无柔性冲击，有利于高速平稳运转，并具有流量恒定的特点。

技术领域

本发明涉及一种机械技术领域的方法，具体是一种确定无冲击恒流量三柱塞泵凸轮轮廓形状的方法。

背景技术

柱塞泵在石油开发、液压回路、控制系统等领域有着广泛的应用，其功率、效率和可靠性都很高。柱塞泵流量保持恒定是很重要的。泵流量的振荡会引起压力脉动，引起振动、噪声和对管道的有害影响。泵流量的不变性对控制系统也很重要，只有通过调整泵凸轮的转速才能得到控制。为了使流量无脉动，有些场合人们通过改变带动泵的电动机转速来调节流量，这样增加了对电机性能的要求，还得增设相应的控制系统，在实际中也难以达到高精度稳定的流量；还有些技术人员设计了新型机构(如可变偏心机构、斜板转轴机构等)来改善流量的脉动。如通过改善柱塞驱动凸轮的轮廓线达到消除流量脉动的目的，避免了对控制系统和驱动系统的附加要求，具有非常高的经济性和适用性。

发明内容

本发明针对上述现有技术的不足，提供一种确定无冲击恒流量三柱塞泵凸轮轮廓形状的方法，应用该方法可以得到一类新型凸轮轮廓，应用这种新型轮廓的驱动凸轮，能够保证含三柱塞的柱塞泵输出流量恒定，并且柱塞泵凸轮与柱塞之间为无柔性冲击，有利于柱塞泵高速和平稳地运转。

本发明是通过以下技术方案来实现的，本发明所述的一种确定无冲击恒流量三柱塞泵凸轮轮廓形状的方法，将含三柱塞的柱塞泵驱动凸轮划分为五段和四段，采用多项式函数确定柱塞速度曲线，积分以后应用各段间的连续性条件，确定了积分常数后便得到了描述驱动凸轮轮廓的4段函数的解析表达式，根据实际的需要给出函数中的参数数值，便得到所需的无冲击恒流量三柱塞泵凸轮轮廓。

所述的含三柱塞的柱塞泵驱动凸轮A划分为五段，具体为：

段1：柱塞加速段。此时柱塞速度增加，输出流量逐渐增加。

段2：柱塞减速段。此时柱塞速度减少，输出流量逐渐减少。

段3：匀速段。此时柱塞速度恒定，输出流量恒定。

段4：柱塞回程加速段。此时柱塞向回运动，速度逐渐增加，不输出流量。

段5：柱塞回程减速段。此时柱塞向回运动，速度逐渐减小，不输出流量。

所述的含三柱塞的柱塞泵驱动凸轮B划分为四段，具体为：

段1：柱塞加速段。此时柱塞速度增加，输出流量逐渐增加。

段2：柱塞减速段。此时柱塞速度减少，输出流量逐渐减少。

段3：柱塞回程加速段。此时柱塞向回运动，速度逐渐增加，不输出流量。

段4：柱塞回程减速段。此时柱塞向回运动，速度逐渐减小，不输出流量。

在以上凸轮A的第1、3、4、5的四段和凸轮B第1、2、3、4的四段中，柱塞速度采用多项式函数确定，其中，通过给定分段多项式函数C¹连续的特点，确保了各段之间柱塞的速度和加速度连续；同时，在以上4段含三柱塞的柱塞泵驱动凸轮中，前两段过程中输出流量，后两段过程中不输出流量，这样当与另外两个相位相差120°的柱塞一起，便能输出稳定的流量，这一点通过多项式函数的特点自然实现。

一种确定无冲击恒流量三柱塞泵凸轮轮廓形状的方法，包括以下4个步骤：

1)恒流量: