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原文传递多级斜盘柱塞式气泵的研究

论文题名：	多级斜盘柱塞式气泵的研究
关键词：	气泵;斜盘柱塞式;多级压缩;热力特性;能量回收;汽车制动
摘要：	随着能源危机和环境污染等问题的日益严重，汽车的制动能量回收技术被研究得越来越多。气压储能式制动能量回收技术就是通过气泵将汽车的制动能量转化为压缩气体的压力能并储存起来以便重复利用。气泵作为气压储能式制动能量回收系统中的关键元件之一，其性能直接决定了制动能量回收的效率，因此，对应用于气压储能式制动能量回收系统的高压气泵的研究具有重要的理论意义与实用价值。本文旨在对应用于气压储能式制动能量回收系统的气泵进行探索性研究与设计。　　因为气压储能式制动能量回收技术与液压储能式制动能量回收技术的原理基本相同，其中用于回收制动能量的气泵/液压泵的特点及应用非常相似，所以本文查阅了大量国内外与液/气压储能式制动能量回收技术相关的文献资料，阐述了其国内外研究现状，重点介绍了其中用于回收制动能量的液压泵/气泵的结构、工作原理及应用特性，并在此基础上提出了本文的研究内容。　　通过对比分析各种结构型式的气泵的特点及应用场合，并参考应用于制动能量回收系统的液压泵/气泵的一些关键参数的设计指标，设计了一种多级斜盘柱塞式气泵。根据双向斜盘式气泵的结构特点及其柱塞的相对运动规律，将气泵内的气缸进行分级组合，并在前、后气缸盖处通过单向阀配流将同一级气缸并联连接，相邻级气缸串联连接，实现了四级压缩，将多级压缩技术应用于斜盘式轴向柱塞泵。该多级斜盘柱塞式气泵具有体积小、重量轻、总压缩比高、平衡性能好、振动噪声小、容易实现高转速等优点。　　论文阐述了气泵的总体结构设计和工作原理，重点讲解了气泵中柱塞组件、配流方式、冷却系统及润滑系统的设计，对气泵工作过程中柱塞的运动特性进行了理论分析和计算，对其中柱塞和斜盘等关键零部件的受力情况进行了分析和计算。　　根据变质量系统热力学的基本原理，首先，建立了气泵工作过程中任意单个气缸内伴有气体泄漏和不稳定传热耦合作用影响的气体压缩与膨胀热力过程的数学模型，运用MATLAB软件中的四阶龙格库塔算法对其进行数值求解，得到了气泵工作过程中任意单个气缸内气体质量、压力与温度随主轴转角的变化规律曲线，并分别讨论了气体泄漏、不稳定传热及其耦合作用对气体压缩与膨胀过程的影响。其次，在此基础上计算分析了气泵整机在多级压缩工作过程中气体压力与温度两方面的热力特性，得到了多级斜盘柱塞式气泵工作过程的p-V图和T-s图，并从节省压缩气体指示功和降低排气温度两个方面分别对比分析了多级压缩相对于单级压缩的优点。　　最后，加工制造了一台实验用多级斜盘柱塞式气泵的样机，设计了气泵的实验方案，搭建了实验平台，为接下来气泵的工作性能台架试验和气泵的制动能量回收汽车惯性试验台模拟试验做了一定的准备工作。
作者：	闫扬义
专业：	机械设计及理论
导师：	苏智剑
授予学位：	硕士
授予学位单位：	郑州大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文