多級斜盤柱塞式氣泵的研究.pdf

1、隨著能源危機和環(huán)境污染等問題的日益嚴重，汽車的制動能量回收技術被研究得越來越多。氣壓儲能式制動能量回收技術就是通過氣泵將汽車的制動能量轉化為壓縮氣體的壓力能并儲存起來以便重復利用。氣泵作為氣壓儲能式制動能量回收系統(tǒng)中的關鍵元件之一，其性能直接決定了制動能量回收的效率，因此，對應用于氣壓儲能式制動能量回收系統(tǒng)的高壓氣泵的研究具有重要的理論意義與實用價值。本文旨在對應用于氣壓儲能式制動能量回收系統(tǒng)的氣泵進行探索性研究與設計。
　　因為

2、氣壓儲能式制動能量回收技術與液壓儲能式制動能量回收技術的原理基本相同，其中用于回收制動能量的氣泵/液壓泵的特點及應用非常相似，所以本文查閱了大量國內外與液/氣壓儲能式制動能量回收技術相關的文獻資料，闡述了其國內外研究現(xiàn)狀，重點介紹了其中用于回收制動能量的液壓泵/氣泵的結構、工作原理及應用特性，并在此基礎上提出了本文的研究內容。
　　通過對比分析各種結構型式的氣泵的特點及應用場合，并參考應用于制動能量回收系統(tǒng)的液壓泵/氣泵的一些關鍵

3、參數(shù)的設計指標，設計了一種多級斜盤柱塞式氣泵。根據(jù)雙向斜盤式氣泵的結構特點及其柱塞的相對運動規(guī)律，將氣泵內的氣缸進行分級組合，并在前、后氣缸蓋處通過單向閥配流將同一級氣缸并聯(lián)連接，相鄰級氣缸串聯(lián)連接，實現(xiàn)了四級壓縮，將多級壓縮技術應用于斜盤式軸向柱塞泵。該多級斜盤柱塞式氣泵具有體積小、重量輕、總壓縮比高、平衡性能好、振動噪聲小、容易實現(xiàn)高轉速等優(yōu)點。
　　論文闡述了氣泵的總體結構設計和工作原理，重點講解了氣泵中柱塞組件、配流方式、

4、冷卻系統(tǒng)及潤滑系統(tǒng)的設計，對氣泵工作過程中柱塞的運動特性進行了理論分析和計算，對其中柱塞和斜盤等關鍵零部件的受力情況進行了分析和計算。
　　根據(jù)變質量系統(tǒng)熱力學的基本原理，首先，建立了氣泵工作過程中任意單個氣缸內伴有氣體泄漏和不穩(wěn)定傳熱耦合作用影響的氣體壓縮與膨脹熱力過程的數(shù)學模型，運用MATLAB軟件中的四階龍格庫塔算法對其進行數(shù)值求解，得到了氣泵工作過程中任意單個氣缸內氣體質量、壓力與溫度隨主軸轉角的變化規(guī)律曲線，并分別討論了

5、氣體泄漏、不穩(wěn)定傳熱及其耦合作用對氣體壓縮與膨脹過程的影響。其次，在此基礎上計算分析了氣泵整機在多級壓縮工作過程中氣體壓力與溫度兩方面的熱力特性，得到了多級斜盤柱塞式氣泵工作過程的p-V圖和T-s圖，并從節(jié)省壓縮氣體指示功和降低排氣溫度兩個方面分別對比分析了多級壓縮相對于單級壓縮的優(yōu)點。
　　最后，加工制造了一臺實驗用多級斜盤柱塞式氣泵的樣機，設計了氣泵的實驗方案，搭建了實驗平臺，為接下來氣泵的工作性能臺架試驗和氣泵的制動能量回收