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龙图腾网获悉燕山大学申请的专利高速高压轴向柱塞泵旋转组件优化设计方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN120046268B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-07-29发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202510113410.5，技术领域涉及：G06F30/17；该发明授权高速高压轴向柱塞泵旋转组件优化设计方法是由张晋;尹文龙;沈帅;岳岩;李莹设计研发完成，并于2025-01-24向国家知识产权局提交的专利申请。

本高速高压轴向柱塞泵旋转组件优化设计方法在说明书摘要公布了：本发明公开一种高速高压轴向柱塞泵旋转组件优化设计方法，具体步骤为：S1、输入设计目标，柱塞泵的排量、转速和额定压力；S2、基于目标排量设计柱塞泵旋转组件结构参数并反馈优化；S3、建立旋转组件三维模型，基于结构变形原理对额定压力下零部件强度进行判断并反馈优化；S4、基于速度限制对旋转组件高速过程中的滑靴倾覆、缸体倾覆及空化气蚀故障进行判断优化；S5、输出柱塞泵旋转组件结构参数及零部件材料和工艺。本发明能够从柱塞泵设计目标和故障判断优化出发，实现柱塞泵旋转组件的快速优化设计，防止柱塞泵在运行过程中出现的高速高压失效，缩短柱塞泵的设计周期并提高柱塞泵运行的可靠性。

本发明授权高速高压轴向柱塞泵旋转组件优化设计方法在权利要求书中公布了：1.一种高速高压轴向柱塞泵旋转组件优化设计方法，其特征在于：具体包括以下步骤： S1、确定柱塞泵旋转组件的设计目标和初始结构材料特性，设计目标包括柱塞泵的最大目标排量、最高转速和额定压力； S2、基于最大目标排量确定柱塞泵旋转组件结构参数； 步骤S2的具体步骤包括： S21、确定缸体参数，缸体参数包括柱塞孔直径、分布圆直径、缸体柱塞孔之间壁厚和缸体长度； 其中，柱塞孔直径、分布圆直径和最大目标排量之间的关系式如下： 其中，Vg为柱塞泵的设计流量，z为柱塞数量，dk为柱塞直径，DT为柱塞分布圆直径，β为斜盘倾角； 通过计算缸体柱塞孔受到的平均正应力判断缸体柱塞孔之间壁厚是否满足要求，缸体柱塞孔受到的平均正应力计算公式如下： 其中，σ为缸体柱塞孔的平均正应力，为柱塞腔内压力，ε为柱塞孔间合力角度，DT为柱塞分布圆直径，dk为柱塞直径，z为柱塞个数； 缸体长度满足下式： Lc＝lk+2Rtanβ+2～3+s+Lh； 其中，Lc为缸体长度，lk为柱塞最小含接长度，dk为柱塞直径，R为柱塞分布圆半径，β为斜盘倾角，s为柱塞孔与配流盘连接的配流孔的长度即缸底厚度,Lh为缸体花键突出长度； S22、确定柱塞参数，柱塞参数包括柱塞长度和柱塞球头直径； 柱塞长度满足下式： Lz＝l0+hp+lk； 其中，Lz为柱塞长度，l0为最小外伸长度，取l0＝0.2dk，hp为柱塞行程，hp＝2Rtanβ，lk为最小含接长度，lk＝2～2.5dk； 柱塞球头直径d2＝0.7～0.8dk； S23、确定滑靴参数，滑靴参数包括滑靴球窝直径、滑靴密封带内径、滑靴密封带外径、滑靴球杯外径和滑靴阻尼孔直径； 滑靴球窝直径d8等于柱塞球头直径d2； 滑靴密封带内径满足下式： 其中，d4为滑靴密封带内径，k为密封系数，dk为柱塞直径，β为斜盘倾角，d′6为滑靴密封带外径，滑靴密封带外径满足sh＝0.2-1mm； 滑靴球杯外径d7＝0.95～1dk； 滑靴阻尼孔直径d3通过剩余压紧力法进行计算； S24、确定回程盘参数，回程盘参数包括回程盘分布圆直径和回程盘孔直径； 回程盘分布圆直径计算公式如下式： 其中，D3为回程盘的分布圆直径，R为柱塞分布圆半径，β为斜盘倾角； 回程盘孔径满足下式： d’5＝2|εmax|+d7+2amin； 其中，d’5为回程盘孔径，|εmax|为滑靴中心的椭圆轨迹和回程盘的分布圆之间的径向偏差，d7为滑靴的球杯外径，amin为滑靴颈部与回程盘孔的间隙量，滑靴的外径d6≥d’5，滑靴的外径d6＝d′6+1～3； S25、确定配流盘参数并验证配流盘是否满足要求，配流盘参数包括配流副密封带尺寸和偏转角； 配流副内外密封带宽度为0.18～0.2dk； 由初始压力升到预升压压力时，体积压缩量由下式计算： 其中，ΔV为体积压缩量，pd为预升压压力，p0为初始压力，E0为油液弹性模量，V0为下死点位置柱塞腔的封闭容积，dk为柱塞直径，hmax为柱塞最大行程； 通过下式计算配流盘偏转角： 其中，ΔV为体积压缩量，dk为柱塞直径，R为柱塞分布圆半径，Δh为柱塞行程，β为斜盘倾角，为配流盘偏转角； 缸体和配流盘腰型槽中心的半径与柱塞分布圆半径之比为0.7～1.0，腰型槽宽度为柱塞直径的0.35～0.5，配流盘内外密封带的宽度为柱塞直径的0.1～0.2； 通过计算缸体与配流盘腰型槽中心处的线速度判断配流盘是否满足要求，计算式如下： 其中，VR为配流盘腰型槽中心线速度，Ry为配流盘腰型槽中心半径，nmax为柱塞泵最高转速； S26、确定斜盘参数，斜盘参数包括斜盘倾角及两个削边平面间的最小许用距离； 斜盘倾角β为15°～22°； 两个削边平面间的最小许用距离满足下式： Bspmin＝D+d’6+2Amin； 其中，Bspmin为两个削边平面间的最小许用距离，D为滑靴在斜盘上椭圆轨迹的长轴，d’6为滑靴密封带外径，Amin为滑靴边缘至斜盘边缘的最小距离； S27、根据结构参数计算设计排量，判断设计排量是否大于目标排量，若大于则执行下一步，若小于或等于则进行第一参数优化后返回步骤S21并重新执行步骤S2； S28、判断设计排量是否小于1.1倍目标排量，若小于则执行下一步，若否则进行第二参数优化后返回步骤S21并重新执行步骤S2； S3、根据步骤S2得到的柱塞泵旋转组件结构参数建立旋转组件三维模型，设定零部件的初始材料属性及工艺，基于结构变形对柱塞泵额定压力工况下零部件强度进行判断，判断是否满足额定压力，若满足则进行步骤S4，否则对参数进行优化后重新执行步骤S2-S3； 步骤S3的具体步骤包括： S31、建立旋转组件三维模型，初始设定零部件材料及工艺； S32、基于结构变形原理对额定压力下零部件结构强度进行判断，具体包括以下子步骤： S321、基于旋转组件零部件结构，划分有限元分析用固体域网格； S322、旋转组件的结构变形和应力受到柱塞泵运行过程中的温度场和流体场的作用并在结构间相互传递，将旋转组件与流体接触部位施加流场压力载荷，将柱塞泵运行过程中的温度载荷施加到旋转组件，依据实际适应工况对旋转组件进行位置约束； S323、对旋转组件进行多场耦合作用下的结构变形分析，包括温度载荷和流体载荷下的结构变形和应力； 旋转组件的受力变形满足下式： [K]×{δ}＝{F}； 其中，[K]为旋转组件系统刚度矩阵，{δ}为旋转组件系统节点位移矩阵，{F}为旋转组件系统受力矩阵； 旋转组件的热变形满足下式： 其中，fT为结构变形，αT为旋转组件材料的热膨胀系数，为温度差； S33、提取旋转组件的结构变形和应力应变云图，判断结构变形后旋转组件的油膜间隙无干涉且结构应力小于材料需用应力，则计算当前材料需用应力下的最大压力是否大于额定压力，若是执行下一步，若否则在进行第三参数优化后重新执行步骤S2和步骤S3； S34、计算当前材料需用应力下的最大压力是否小于1.1倍额定压力，若是则执行下一步，若否则在进行第四参数优化后重新执行步骤S2和步骤S3； S4、根据步骤S2得到的柱塞泵旋转组件结构参数，对额定速度工况旋转组件运行过程出现的故障分别进行参数判断及优化，判断是否满足最大转速要求，若满足则进行步骤S5，否则对参数进行优化后重新执行步骤S2-S4； S5、输出优化后柱塞泵旋转组件结构参数及零部件材料属性和工艺。

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