内啮合渐开线齿轮泵角度变位参数的优化

渐开线内啮合齿轮泵是一种广泛应用在液压系统中的动力原件。研究了齿轮副角度变位参数对齿轮泵的排量、流量脉动性能的影响,以齿轮泵单位体积排量最大和流量脉动最小为目标建立多目标优化数学模型,进行参数优化。性能指标得到明显改善。     

内啮合齿轮泵流体动态性能分析

针对力士乐公司的PGH型内啮合齿轮泵在输出高压力的工况下存在温升严重、流量泄漏等问题,为提升齿轮泵性能,对该内啮合齿轮泵内部流体动态性能进行仿真分析,研究发现内啮合齿轮泵的流场内部存在的压力波动、流量波动及油温温升对其泄漏量、噪声等主要性能有重要影响。应用PumpLinx软件对齿轮泵进行内部流体动态性能三维仿真并进行分析计算,分析了不同负载对其内部流体压力的影响。     

高阶椭圆锥齿轮泵的流量特性

针对齿轮泵的变量功能及非圆锥齿轮的应用,提出了一种新型相交轴变量齿轮泵——高阶椭圆锥齿轮泵.该齿轮泵是以高阶椭圆锥齿轮为工作转子的非圆锥齿轮泵.根据齿轮的空间啮合原理,给出了其工作转子高阶椭圆锥齿轮副的齿形生成方法.基于该种齿轮特殊的运动学特性,分析了高阶椭圆锥齿轮泵的传动特性,并对其工作结构进行了设计.依据球面微分理论,推导出了高阶椭圆锥齿轮泵的平均理论流量公式、瞬时流量公式以及流量脉动公式,同时分析了高阶椭圆锥齿轮的偏心率、阶数等参数对其流量特性的影响.在同等参数模型及工况条件下,将对高阶椭圆锥齿轮泵的平均理论流量、瞬时流量及其变量范围与圆柱齿轮泵和非圆柱齿轮泵的流量特性进行了对比分析,获得了该锥齿轮泵在同等条件下排量最大、变量范围最大的特点.     

外啮合齿轮泵流量特性影响因素分析

为研究外啮合齿轮泵重要参数对流量脉动系数的影响,通过理论推导获得流量脉动系数计算公式,分析齿数、压力角对流量脉动系数的影响;采用边界型函数和动网格技术,并结合k-ε湍流模型对不同参数条件下的齿轮泵进行非定常模拟,分析负载压力、径向间隙对流量脉动系数的影响.结果表明,增大齿数和压力角均会减小齿轮泵流量脉动系数,有利于提高齿轮泵的流量特性.另外,增大齿数与增大压力角对提高齿轮泵的流量特性效果较为接近;齿轮泵的流量脉动系数也会随着负载压力及齿轮径向间隙的增大而减小,在设计中适当增大负载压力及齿轮径向间隙,可以改善出口流量特征的质量;过大的负载压力和齿轮轴向间隙会导致齿轮泵容积效率下降,在设计过程中应当引起足够重视.     

颗粒直径对渣浆泵冲蚀磨损性能的影响

为探究渣浆泵在输送固液两相流介质时颗粒直径对冲蚀磨损的影响,采用k-ε湍流模型(液相)、离散相零方程模型(固相)和Finnie塑性冲蚀磨损模型,通过拉格朗日法计算出不同颗粒直径下颗粒的运动轨迹.对颗粒与过流零件表面撞击的冲击速度、冲击角度等参数进行了数值模拟,进而探讨固液两相流中浆体对渣浆泵的磨损规律.结果表明:小直径颗粒在流道中分布相对均匀,与过流部件发生撞击概率很小,对叶片的冲蚀磨损相对较弱.大直径颗粒的运动轨迹易向叶片工作面靠拢,且易与叶片头部发生碰撞.直径较大时,颗粒冲击叶片和蜗壳圆周壁面的角度和速率更大,且存在多次撞击过程,对叶片和蜗壳壁面的冲蚀磨损程度相对较大,造成严重的冲蚀磨损.     

外啮合直齿轮泵的耳型浮动套筒参数优化

为了减少外啮合直齿轮泵的主、从动齿轮与其端面浮动套筒间的磨损,进而提高齿轮泵的容积效率及使用寿命,分析了齿轮泵端面磨损的机理,得出其所受合力与力矩不平衡是产生磨损的根本原因.由齿轮泵主要参数推导出了其外侧受力与力矩的表达式.基于遗传算法,以耳型浮动套筒所受合力为目标函数,以耳型浮动套筒密封圈的外径、内径、角度和弹性强度作为自变量,在力矩平衡和密封圈宽度的约束条件下,求得当目标函数最小时自变量的值.最后分别对参数优化前后浮动套筒的外啮合直齿轮泵建模并导入PUMPLINX中进行数值模拟,进行对比分析后发现,优化后的耳型浮动套筒所受合力基本为零,受力条件得到改善.本研究可为齿轮泵的密封设计提供技术参考.     

考虑摩擦系数和颗粒强度劣化效应的堆石体湿化细观数值模拟

堆石体遇水之后,水的润滑作用会导致颗粒之间的滑移和重新排列,水的软化作用则会导致颗粒破碎增加。在考虑颗粒破碎的连续-离散耦合分析方法(FDEM)中,引入代表水对于堆石体颗粒间摩擦系数和颗粒强度劣化作用的湿化模型,并按照室内单线法湿化试验的步骤进行了一系列数值试验。数值试验得到的湿化轴向应变与室内试验结果接近,表明水对于颗粒间摩擦系数和颗粒强度的劣化作用是产生湿化轴向应变的主要原因,堆石体颗粒间摩擦系数的降低是引起湿化轴向应变的主要原因,其次是颗粒强度的降低。湿化过程中的颗粒破碎分布呈现出局部集中的现象。湿化后颗粒之间的法向接触力平均值略有增加而切向接触力平均值则下降明显。     

深海扬矿泵磨损特性的两相流数值模拟预测

针对深海扬矿泵的磨损问题,采用Euler-Lagrange两相流模型对泵内流场进行模拟,并与试验结果进行对比,以验证仿真模型的准确性.采用专业旋转机械造型软件BladeGen对叶轮和导叶造型.基于CFX流体分析软件,应用Finnie磨损模型研究深海扬矿泵在不同的流量、转速以及输送不同颗粒体积分数下过流部件的磨损速率,并获得泵内流场颗粒轨迹分布图.结果表明:随着流量的增大,扬矿泵叶轮过流部件的磨损速率增大,但导叶过流部件的磨损速率变化并不明显.这是导叶式渣浆泵与蜗壳式渣浆泵的不同之处.当转速或颗粒体积分数提高时,叶轮和导叶过流部件的磨损速率迅速增大;与导叶相比,叶轮过流部件的磨损速率明显更大,其中叶轮压力面磨损最为严重.根据等寿命设计原则,叶轮过流部件应选用更耐磨损的材料.     

湿粘水稻土深松过程离散元分析

湿粘水稻土的深耕松对作业机具设计与作业参数的要求不同于旱作制,为探究水稻土条件下土壤深松扰动过程及其内在相互作用机理,本文结合田间实测土壤物理参数,借助离散元EDEM软件,建立适用于粘性水稻土的深松耕作离散元模型。利用粘性水稻土模型对水稻土的机械深松耕作过程进行离散元模拟仿真,并结合田间试验结果对机具耕作阻力、土壤宏观扰动进行对比验证,进一步从仿真的角度揭示深松土壤扰动的微观过程、土壤失效破碎的微观机理。结果表明,该模型下深松耕作阻力平均误差为6.63%,土壤扰动的起垄宽度平均误差为4.39%,起垄高度平均误差为19.22%;DEM仿真对土壤的微观扰动过程分析进一步论证了宏观试验测试结果及假说的正确,并且能够从土颗粒接触力学层面表达土壤扰动的边界生成、土体内部破碎等过程;结合DEM仿真角度提出的反映土体破碎程度指标——断裂系数,与传统试验的指标参数碎土系数对比两者误差为3.46%,该指标更有利于对土壤破碎过程微观机理的表达。     

基于Labwindows/CVI的水轮机选型计算软件设计

介绍一种基于Labwindows/CVI的混流式水轮机选型计算软件。建立了包括水轮机型谱、模型综合特性曲线、设计资料和已建电站数据在内的较为详细的数据库。软件利用电站原始数据自动选择水轮机模型,计算转轮直径、额定转速、吸出高度等参数,再利用样条插值方法,从水轮机模型综合特性曲线上读取额定工况点的单位转速和单位流量,计算额定工况下的流量、出力等参数,最终绘制水轮机运转综合特性曲线。实例验证表明:设计开发的水轮机选型计算软件能够提高水电站水力机械设计工作质量与效率,优化工程设计,并达到自动统计电站数据目的。     

双螺杆泵多点啮合型转子设计与内部流动特性

针对传统双螺杆泵螺杆转子螺旋面啮合区磨损严重、内泄漏大等问题,根据啮合原理,建立椭圆弧及其共轭曲线的啮合模型,构建传动比为2∶3的主从螺杆端面型线,提出一种新型多点啮合型螺杆转子结构.应用计算流体动力学方法对新型双螺杆泵内部流场进行数值计算,研究了泵内部流动特性.研究结果表明:所提出的新型螺杆转子在轴截面上可实现三点啮合,在双螺杆转子上形成多重密封;采用V形凹槽的主螺杆转子齿顶压力分布均匀,采用传统结构的从螺杆转子齿顶处压力分布呈阶梯状;从螺杆转子周向啮合间隙处泄漏速度为主螺杆转子的1.8倍,表明主螺杆转子齿顶V形凹槽两侧的光滑顶棱与泵腔内壁面形成的类迷宫密封可有效减小周向啮合间隙处的泄漏;新型螺杆转子较大改善转子的磨损适应性,有效减小了双螺杆泵的内泄漏,对提高双螺杆泵的高压环境适应能力具有重要意义.     

齿轮泵扭矩计算的动态再现

结合外啮合齿轮泵的工作原理，利用仿真技术，在一个啮合周期内反映出作用在主、从动齿轮上的扭矩动态变化历程，通过静、动两种计算方法的实例比较，给出了包含机械效率的动态计算公式。并可用于估算外啮合齿轮泵的机械效率。     

基于Fluent流场分析的拖拉机齿轮泵结构优化设计

由于工作压力和成本相对较低,齿轮泵被广泛用于农业机械中,包括拖拉机、收割机等机械的液压传动系统中。为了准确地捕捉拖拉机齿轮泵内流场的变化,将Fluent仿真软件引入到了齿轮泵的仿真模拟计算过程中,并采用UDF编程动网格技术对齿轮泵进行动了态数值模拟,分析了齿轮泵在齿轮旋转情况下的内部流场的变化。数值仿真模拟计算结果表明:采用Fluent软件和动网格技术,可以实现拖拉机齿轮泵的动态仿真模拟过程,且采用软件模拟的镜像技术可以有效地降低计算量,提高计算精度,为新型拖拉机齿轮泵的结构优化设计提供了借鉴。     

傅里叶非圆齿轮驱动四叶片差速泵设计与特性分析

提出了一种傅里叶非圆齿轮驱动的四叶片差速泵,并在叶片上安装与转动方向相同的单向阀。建立了傅里叶非圆齿轮传动模型和差速泵瞬时流量模型,采用Matlab编写了分析设计软件。利用该软件分析了相同泵结构参数下的3组典型节曲线参数对节曲线形状、差速泵瞬时流量、排量、单双泵和单向阀对脉动率的影响,并与偏心圆-非圆齿轮驱动的四叶片差速泵比较,得到双泵并联的傅里叶非圆齿轮驱动的差速泵相比偏心圆-非圆齿轮驱动的差速泵在排量相当的情况下能使脉动率降低10.3%,在叶片上安装与转动方向相同的单向阀有效地解决了困液问题。     

基于颗粒轨道模型的离心泵叶轮泥沙磨损数值预测

基于两相流颗粒轨道模型和Tabakoff磨损模型,对某型号单吸泵进行数值模拟得到不同泥沙条件和不同入口条件下颗粒运动轨迹和磨损规律。不同泥沙条件共设定7组方案,即颗粒质量分数为10%时,颗粒粒径分别为0.01、0.05、0.1、0.5 mm,以及颗粒粒径为0.5 mm时,颗粒入口质量分数分别为2%、5%、8%、10%。结果表明,离心泵叶轮的磨损主要分布在叶片工作面和后盖板;粒径增大,颗粒向叶片工作面进口边的运动速度增加,形成点状的冲击式磨损;粒径减小时,在叶片工作面靠近出口边处逐渐形成条状的擦伤式磨损;颗粒质量分数对磨损率影响十分显著,而对磨损形态和位置没有影响;颗粒在入口分布的均匀度越大,叶轮内磨损形态的分散程度及磨损位置的轴对称性越明显。     

Sizing and performance features of rotary and reciprocating positive displacement pumps

An overview of some popular rotary and reciprocating positive displacement (PD)pump types is given with the objective of presenting and comparing the respective sizing relationships and performance fea...     

高压渐开线内啮合齿轮泵轴向泄漏分析

为研究高压渐开线内啮合齿轮泵的内泄漏,尤其是轴向泄漏问题,对齿圈与泵体间隙处的轴向泄漏通道进行分析,并建立相应的简化模型,应用Fluent软件计算得到通道内压力沿周向分布的规律,采用所得公式与参数对轴向泄漏进行计算分析,并通过试验进行验证.研究结果表明:高压渐开线内啮合齿轮泵在采用间隙补偿机构时,进出油方式由轴向变为径向,从而导致了轴向泄漏;轴向泄漏与其他途径的泄漏相比更大,是影响该结构泵容积效率的主要因素,轴向泄漏的大小主要取决于齿圈与泵体公差的选择,配合间隙越大,轴向泄漏越大;同时,轴向泄漏也受齿圈偏心率的影响,泄漏量随偏心率的增大而减小.经分析得知,为保证泵在高压下能够保持一定的容积效率,在设计时需要严格控制齿圈与泵体双边间隙的上限值.同时,通过合理的径向力平衡设计控制偏心方向,可以有效利用高压下偏心率的变化缓解一部分轴向泄漏.     

变性高阶比傅里叶非圆齿轮驱动差速泵设计与试验

为进一步提高差速泵性能,提出了一种变性高阶比傅里叶非圆齿轮驱动的六叶片差速泵。建立了变性高阶比傅里叶非圆齿轮传动模型和六叶片差速泵性能指标计算模型,编写差速泵性能分析软件。计算和分析不同阶数比和不同变性系数下的差速泵排量、流量和脉动率等性能,计算结果表明,高阶数比非圆齿轮副有利于提高六叶片差速泵综合性能,变性系数改变有利于降低单泵脉动率。经试验台测试,在相同泵尺寸及管路环境下,变性高阶比差速泵第一叶轮输入轴微应变均值下降35. 2%,降低了差速泵流量脉动。而非圆齿轮的不根切最大模数增加27. 7%,增强了承载能力。排量变化不大,降低了1. 2%。该设计更有利于低脉动、大载荷工况。