[发明专利]确定无冲击恒流量双柱塞泵凸轮轮廓形状的方法

摘要

一种确定无冲击恒流量双柱塞泵凸轮轮廓形状的方法，属于机械技术领域。本发明将含双柱塞的柱塞泵驱动凸轮划分为五段，即柱塞加速段、平稳输出段、柱塞减速段、柱塞回程加速段、柱塞回程减速度，采用Hermite插值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，确定积分常数后得到描述驱动凸轮轮廓的5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双柱塞泵凸轮轮廓。本发明采用Hermite插值函数的本身性质保证了柱塞加速度连续，而且在双柱塞在速度变化段输出流量恒定，无任何脉动。这样的柱塞泵在应用时可以高速平稳运作，并具有流量非常稳定，对于液压驱动的平稳、减少液体对管路的冲击等都非常有利。

主权项

1、一种确定无冲击恒流量双柱塞泵凸轮轮廓形状的方法，其特征在于：包括以下三个步骤：1)根据实际情况给定参数a、h1和C1，其确定依据为：参数a反映了速度变化时间段的长短，其值在0～π/4之间，a不宜过小，当a接近0时，第1)和第3)段柱塞速度改变剧烈，会使运动平稳性会变差；当a变大时，第4)与第5)段的速度改变逐渐剧烈；参数h1决定柱塞的行程和流量，h1根据如下关系确定：柱塞行程 S＝h1π柱塞泵流量 Q＝h1Aω，其中ω为凸轮转动的角速度，参数A是柱塞的横截面积；C1值和凸轮大小有关，C1越大凸轮的总体尺寸越大；2)计算描述凸轮形状的各段函数中的用到的参数C2、C3、C4、C5、h2，其计算公式为：$h_2=\frac{2h_1\pi }{\pi -2a},C_2=-\frac{3}{16}{h}_{1}a+C_1$ $C_3=\frac{-8h_1{a}^3\pi +6h_1{a}^4+6h_1{a}^2{\pi }^2-h_1{\pi }^4-16a^3{C}_1}{16a^3}$ $C_4=\frac{h_1(-509{\pi }^{4}a-272{\pi }^5-224\pi a^4+712{\pi }^2{a}^3-792{\pi }^3{a}^2+48a^5)}{16({-\pi }^3+6{\pi }^{2}a-12\pi a^2+8a^3)(-\pi +2a)}$ $+\frac{C_1(512a^3\pi -256a^4-384{\pi }^{2}a2-16{\pi }^4+128{\pi }^{3}a)}{16(-{\pi }^3+6{\pi }^{2}a-12\pi a^2+8a^3)(-\pi +2a)}$ $C_5=\frac{h_1(-19\mathrm{\pi a}+56{\pi }^2+6a^2)+C_1(16\pi -32a)}{16(-\pi +2a)}$ 3)计算凸轮轮廓展开后的高度函数，其计算公式为：$f\left(s\right)=\left[\begin{array}{cc}{f}_1\left(s\right)& s\in [-a,a]\\ f_2\left(s\right)& s\in [a,\pi -a]\\ f_3\left(s\right)& s\in [\pi -a,\pi +a]\\ f_4\left(s\right)& s\in [\pi +a,\frac{3}{2}\pi ]\\ f_5\left(s\right)& s\in [\frac{3}{2}\pi ,2\pi -a]\end{array}\right]$ s为凸轮一个周期内的转角，五个函数依次表示柱塞加速段、平稳输出段、柱塞减速段、柱塞回程加速段、柱塞回程减速段的凸轮形状，各个分段函数的具体形式分别为：$f_1=\frac{-h_1{s}^4+6h_1{s}^2{a}^2+8h_{1}s{a}^3+16C_1{a}^3}{16a^3}$ f2＝h1s+C2 $f_3=\frac{8h_{1}s{a}^3-6h_1{s}^2{a}^2+12h_1\mathrm{s\pi }{a}^2+h_1{s}^4-4h_1{s}^3\pi +6h_1{s}^2{\pi }^2-4h_{1}s{\pi }^3}{16a^3}+C_3$ f4＝(-4h2s4+20h2s3π+8h2s3a-36h2s2π2-36h2s2πa+28h2sπ3+48h2sπ2a +12h2sπa2-8h2sa3)/(-π+2a)3+C4 $f_5=-h_2(s-\frac{{(s-3\pi /2)}^3}{{(\pi /2-a)}^2}+\frac{{(s-3\pi /2)}^4}{2{(\pi /2-a)}^3})+C_5$ 经过以上三步便得到用户需要的凸轮轮廓形状曲线。