机械液压双元动力发动机锥形配流阀的优化.pdfVIP

第 29 卷 第 20 期 农 业 工 程 学 报 Vol.29 No.20 40 2013 年 10 月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Oct. 2013 机械-液压双元动力发动机锥形配流阀的优化 霍 炜，张纪鹏，张洪信，张铁柱 （青岛大学机电工程学院，青岛 266071 ） 摘 要：机械-液压双元动力输出发动机（MHPE ）将传统的内燃机和柱塞泵融为一体，可同时或单独输出机械、 液压 2 种动力。MHPE 采用锥形阀配流系统，其容积效率高低直接影响 MHPE 的整机性能。该文以容积效率为目 标函数，以锥形阀的工作条件和结构尺寸为约束条件，以 MHPE 锥形阀的结构参数为优化变量，建立了优化模型， 并基于 iSIGHT 软件进行优化设计。优化结果表明，优化后系统的容积效率提高 5.71%，改善程度较大。 关键词：优化，内燃机，泵，机械-液压双元动力发动机，锥形阀，容积效率 doi ：10.3969/j.issn.1002-6819.2013.20.006 中图分类号：TK04 文献标志码：A 文章编号：1002-6819(2013)-20-0040-06 霍 炜，张纪鹏，张洪信，等. 机械-液压双元动力发动机锥形配流阀的优化[J]. 农业工程学报，2013，29(20)： 40－45. Huo Wei, Zhang Jipeng, Zhang Hongxin, et al. Optimal design for cone valve of mechanical-hydraulic dual power engine[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2013, 29(20): 40 －45. (in Chinese with English abstract) 力，非常适合挖掘机、装载机、推土机等工程机械 0 引 言 应用[6-8] 。MHPE 有轴向型、V 型和径向型 3 种类型， 内燃机-柱塞泵组合系统（engine-pump system, 其配流阀可采用平板阀、锥形阀、球形阀等类型， EPS ）是传统的液压传动动力转换系统，但存在能 青岛大学前期主要针对轴向型平板阀式 MHPE 进 量转换、传递路线长，效率低，结构复杂、笨重等 行了大量研究，并研制了单缸和三缸样机，取得了 缺点[1-3] 。针对 EPS 存在的问题，国内外学者提出 系列成果[9-18] 。配流阀是MHPE 中的重要元件，其 将内燃机和柱塞泵集成，来提高能量转换效率。液 结构和工作性能的好坏，直接影响系统容积效率的 压自由活塞发动机（hydraulic free piston engine ， 高低。经过试验和仿真发现平板阀寿命低、工作不 HFPE ）是于 20 世纪 80 年代初产生的一种动力转 稳定，与平板阀相比锥形阀的启闭性好、泄漏量较 换系统，HFPE 省去内燃机中的曲轴组件及柱塞泵 小、管道通流面积较大，更适用于 MHPE 。本文针 中旋转斜盘组件，将内燃机活塞与液压泵活塞刚性