3.2 溢流阀弹簧刚度对主供油压力的影响

分别取弹簧刚度为4.8，10.8，15.8 N/mm，主供油路流量变化值同压力变化值趋势一致，由图13可见弹簧刚度越大，达到稳定的压力值就越小，这是因为当弹簧刚度较大时，阀口较难打开，阀芯位移量变小，此时溢流阀流量减小，因此主供油路压力也随之减小，当弹簧刚度为4.8N /mm时，压力在0.349~0.390 MPa间波动，幅值为0.412 MPa;当弹簧刚度为10. 8N/mm时，压力在0.318~0.371 MPa间波动，幅值为0.531 MPa当弹簧刚度为20.8N/ mm时，压力在0.238~0.306 MPa间波动，幅值为0.634 MPa。由于溢流阀根据油路反馈压力进行压差调节，当阀芯打开时，油液开始溢流，当溢流阀达到稳定时，阀芯端面作用力与弹簧腔受力平衡，溢流阀入口压力恒定，阀芯的力平衡方程为:

式中，p—溢流阀额定入口压力

p_油—主供油路压力

p_气—后轴承腔压力

A—阀芯端面作用面积

A_k—弹簧腔作用面积

m—阀芯质量

B—阀芯黏性阻尼系数

K—弹簧刚度

x—阀芯开口位移

x₀—弹簧初始压缩量

C_d—阀口流量系数

C_v—阀口流速系数

θ—射流角度

ω—阀口面积梯度

△_p—阀进出口压力差

图12 弹簧钢度对主供油压力脉动的影响

图13 弹簧钢度对主供油压力脉动的影响

可见当溢流阀出口处压力值较小时，主供油路与轴承腔腔压都比较小，此时溢流阀调节主要依靠弹簧预紧力及压缩后的弹性力来调节。当入口处压力较大时，阀芯位移量较大，流量达到最大值，此时弹簧预紧力对阀口的压力几乎没有调节作用，因此当弹簧刚度较小时，反馈的压差值较易改变弹簧的压缩量，对压力的调节效果比较好。

3.3 溢流阀阀座直径对压力脉动程度的影响

阀座直径分别为11,15,20mm，得到主供油路流量变化如图14所示，阀座直径越大，流通面积更大，此时供油路平均流量增加，而流量脉动幅度值并无明显变化。主供油路测压点压力如图巧所示，当阀座直径增大时，阀口受力面积增加，阀入口端面处受力增加，因此主供油路最终达到的稳定压力值也较大，而阀座直径对于压力脉动程度几乎没有影响。

图14 阀座直径对流量脉动的影响

图15 阀座直径对压力脉动的影响

4 压力脉动抑制措施

在不改变齿轮泵和溢流阀的结构特征及运行特性的条件下，本研究采用蓄能器进行压力脉动抑制的方案。

在溢流阀的出口处安装一个蓄能器，蓄能器是液压系统中常用的缓解压力脉动程度的元件之一，设置蓄能器体积为0.5L，由于供油管路中稳定压力值平均约为0.375 MPa，设置蓄能器预先充气压力为供油路压力的80%，即0.3 MPa，系统加装蓄能器的位置如图16所示。

得到有无蓄能器时主供油路压力响应曲线如图17所示。蓄能器中提前重填气体，当供油路中压力上升时，油液进入蓄能器，将系统中的能量转化为位能存储起来;当系统压力变小时，蓄能器中的压缩气体膨胀，油液又重新回到油路中。供油压力值在0.360~0.378 MPa间波动，脉动幅值为0.174 MPa，压力脉动情况得到明显缓解。

图16 带蓄能器的溢流阀仿真模型

图17 增加蓄能器后的主供油路压力仿真曲线

5 结论

(1)探索了滑油系统各部件的建模方法，根据流体网络的计算思想，利用仿真软件AMESim搭建了完整的滑油系统仿真平台，从而对滑油系统进行数值仿真;

(2)由于齿轮滑油泵的运转特性，发动机润滑系统供油管路中的压力脉动现象是其固有特性，脉动的频率和幅度与运行工况、齿轮泵转速、结构参数，溢流阀的弹簧预紧力和刚度等参数有关系，其中，泵转速与溢流阀弹簧预紧力在某些组合下会产生明显的脉动幅度增加或减小，该现象在仿真结果和实验数据中都有存在。通过参数敏感性分析来探索如何通过对系统一些部件进行优化设计，来抑制滑油系统压力脉动，从而使滑油系统的工作过程得到优化;

(3)在溢流阀出口处增设一个蓄压器，选择合适的气体预填充压力，可以在蓄压器体积尽量小的情况下有效缓解主供油路压力脉动情况。