直线-共轭内啮合齿轮泵的设计方法

以直线-共轭内啮合齿轮副为研究对象,对直线-共轭内啮合齿轮副的啮合特性进行了系统研究,得到了直线-共轭内啮合齿轮泵转子的较完整的设计方法.介绍了这种泵的工作原理,并综合齿轮及齿轮泵的设计计算方法,分析了直线-共轭内啮合齿形的基本参数和计算公式,给出了基本参数的选取和计算方法,推导了流量计算方程;利用平面啮合定理(Willis定理)和齿廓设计基本方法,分别得到了内、外齿轮的齿廓曲线方程.通过实例,求得其基本参数及齿廓曲线方程,并绘制出直线-共轭齿轮泵转子的图形,验证了基本参数和计算公式的合理性及齿廓曲线方程的正确性.     

直线共轭内啮合齿轮泵齿轮接触强度的有限元分析

针对采用传统经验公式分析计算齿轮泵齿轮接触强度存在计算过程相当复杂、繁琐,误差较大的问题.在分析齿轮受力情况基础上,采用有限元法对直线共轭内啮合齿轮泵齿轮接触强度进行计算,并与经验公式计算的接触强度进行比较分析.结果表明,两种方法计算结果基本吻合,证实了采用有限元法分析计算的可行性与优越性,为直线共轭内啮合齿轮泵齿轮的设计、选材提供了一种新的方法,具有一定的工程应用价值.     

直线共轭内啮合齿轮泵集中参数法建模与激振源研究

直线共轭内啮合齿轮泵作为高效且静谧性能良好的动力元件,在电静压作动系统得到广泛应用。本文采用集中参数法建立直线共轭内啮合齿轮泵仿真模型。建立了实验平台,对直线共轭内啮合齿轮泵进出口压力脉动进行了测试。分析了直线共轭内啮合齿轮泵在吸排油区的压力脉动、齿腔内压力分布以及齿轮和齿圈在x轴和y轴方向的径向力等激振源。研究结果表明：所建立的直线共轭内啮合齿轮泵集中参数模型具有良好的精度和可靠性;齿轮和齿圈径向力随偏转角周期变化,在x轴方向,齿轮所受到的径向力指向低压区,齿圈受到的径向力指向高压区。在y轴方向,齿轮和齿圈所受到的径向力在正负之间波动。齿轮和齿圈所受径向力在x轴方向的基频幅值均小于其在y轴方向的基频幅值;困油现象会导致齿腔压力略微升高。研究结果为直线共轭内啮合齿轮泵的优化设计和振动噪声分析提供了参考。     

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.     

基于CFX的内啮合齿轮泵流场瞬态仿真分析

齿轮泵内部流场情况复杂多变,通过利用流体力学计算软件CFX对齿轮泵进行了瞬态仿真分析,分析了流场在齿轮泵内的变化情况,验证了仿真过程的正确性,计算了齿轮泵的流量、内外齿轮受力等随着齿轮旋转的变化,为齿轮泵设计提供参考依据.     

高温高速大流量内啮合齿轮泵组的研制及测试

介绍了高温、高速、大流量,内啮合齿轮泵组的研制及测试情况,对泵组的关键技术提出了解决方案,重点介绍了新开发的计算机数据采集和处理系统,该泵组适用于大功率农田基本建设机具和大型特种车辆。     

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。     

外啮合齿轮泵困油膨胀区的最小压力

为探求建立齿轮泵最小困油压力解析式以克服试验和仿真上的局限性,分大、小侧隙2种情况,针对困油的膨胀阶段,采用细长孔的流量公式计算侧隙内的压差流量,在对困油的轴向泄漏路径做适当简化后,由困油区内的"困油容积的膨胀率=泄漏量",即困油压力变化率为零的瞬态位置,计算出最小的困油压力,并与现有文献的试验结果做比对分析.结果表明,最小困油压力发生在卸荷槽开口附近,处于内侧时一般会出现负值的最小困油压力,处于外侧时可近似为进口压力;最小困油压力由出口压力和转速2部分的线性贡献所得,出口压力的影响为正,转速的影响为负;泵卸荷槽整体向进油侧偏置比较合理.所建解析式可快速求出最小困油压力及其发生位置,从而节省大量的过程计算,减少过程仿真的累积误差,结果更精确.     

吸油压力对外啮合齿轮泵空化特性的影响

为了研究高海拔和高空作业环境对齿轮泵工作性能的影响,分析了吸油压力对外啮合齿轮泵空化特性的影响规律。采用数值模拟和可视化试验的方法,针对农业机械液压系统中常用的渐开线外啮合齿轮泵进行分析研究。分别在0. 05、0. 10、0. 15 MPa的吸油压力下,数值模拟该泵内部流场的气体体积分数分布;利用高速摄像设备,试验观测记录该泵内的实际流动状态、气泡大小、气泡数量及空化程度等。结果表明:在3种不同的吸油压力下,泵内的油液均会出现不同程度的空化现象,空化强度由大到小依次表现为漩涡流、雾化流、气泡;随着吸油压力的升高,泵内油液中出现的气泡数目逐渐减少、气泡体积逐渐减小,泵内油液的最大气体体积分数和空化程度逐渐减小,使得泵内油液的流动状态越来越平稳,进而改善了齿轮泵出口流量的连续性和稳定性。     

内齿轮泵实体CAD的集成方法

为弥补现行内齿轮泵CAD运用上的缺陷,基于UG三维开发平台,建立了一个能自行修改参数的通用优化设计模型,并给出离散型、整数型设计变量处理上的技巧;依据该模型的优化结果,驱动该泵实体模型的建立或实时更新过程是全参数化和自动化的;最后实例验证了方法、技巧的正确性和通用性。     

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。     

基于CATIA二次开发的直线共轭齿轮副参数化建模

基于C#.NET框架,使用C#语言建立可视化界面,编写程序驱动CATIA实现对直线共轭齿轮的三维建模。该设计通过在用户界面输入齿轮参数,实现快速建模。采用参数化应用降低软件对客户的操作要求,避免齿轮建模中的重复操作,缩短设计周期、提高工作效率。     

第二类复合齿轮泵几何流量特性分析与试验

基于复合齿轮泵结构和工作原理以及分类原则，给出了第二类复合齿轮泵在标准和修正齿形条件下的几何流量脉动率公式，搭建了试验测试系统，实测了复合齿轮泵和普通外啮合齿轮泵的压力脉动，并作了分析和比较，表明复合齿轮泵的几何流量脉动率(1．04％)和压力脉动率(1．15％～2．12％)远远小于同齿数的外齿轮泵(10％～15％)。     

叶根间隙对双向轴流泵水力性能的影响

为了保证双向轴流泵叶片安放角的可调节性,在叶轮结构设计时,叶片与轮毂之间均会保留一定的间隙,并且该间隙也会随着叶片安装角的调节而发生改变。根据工程经验,叶轮叶根间隙设计不合理会对轴流泵水力性能产生显著影响。为了探究叶根间隙在不同流量下对双向轴流泵正、反运行工况下水力性能的影响,设计了5种叶根径向间隙半径（0、1、3、5、8mm）,基于CFX对5种方案在不同运行工况下的水力性能与内部流态进行预测模拟,并将计算结果与试验测量值进行了验证对比。研究结果表明：当叶根径向间隙大于一定数值时,双向轴流泵在正、反运行工况下的扬程与扭矩会出现明显下降。在大流量条件下,泵效率由于叶根径向间隙半径增加而产生的下降幅度较大,正、反运行工况下泵效率最大下降5.72个百分点和3.48个百分点。在研究叶轮流道内部的流场时发现,正、反运行工况下的间隙泄漏量均随着叶根径向间隙半径的增大而上升。对于叶轮出口处的速度分布而言,轮毂附近的轴向速度与绝对速度环量受叶根径向间隙半径影响较为明显,均随着间隙增大而呈现显著的下降趋势。     

液环泵轴向叶顶间隙泄漏流动的等离子体控制数值研究

针对液环泵叶轮轴向叶顶间隙泄漏问题,提出采用介质阻挡放电等离子体激励对液环泵轴向间隙气相泄漏流动进行控制,耦合唯象学模型、RNG k-ε湍流模型及VOF气液两相流模型模拟不同激励电压下等离子体对泄漏流场的干扰作用,探究等离子体激励对间隙泄漏流场的调控机理。结果表明,等离子体激励诱导的壁面射流方向与间隙泄漏流动方向相反,诱导的反向壁面射流能够有效地抑制泄漏流强度,并在一定程度上改善间隙泄漏流引起的二次流动,降低间隙泄漏流动损失;同时在等离子体激励的非间隙区域,等离子体激励诱导产生旋涡结构,使得近壁区域产生额外的水力损失。激励电压及位置对泄漏流控制效果有重要的影响,15kV激励电压的等离子体流动控制效果明显优于10kV激励电压,当激励位置位于叶顶间隙出口附近时等离子体激励对泄漏流具有较好的抑制效果。研究结果能够为液环泵的性能优化提供理论参考。     

半开叶轮离心泵叶顶间隙非定常流动特性研究

为研究半开式离心泵叶顶间隙区域的非定常流动特性,应用SST k-ω两方程模型,对半开式离心泵进行了全流道数值模拟,利用快速傅里叶变换(FFT)将各监测点的时域值转换为频域值,并分析了泄漏涡轨迹与叶片载荷的相关机理以及泄漏涡的频谱特性。结果表明:泄漏涡涡核与叶片骨线的夹角θ随着叶尖载荷的变化发生了周期性脉动;泄漏涡加剧了叶尖处的流动分离,在叶片前缘形成了连接叶片表面与泵壳的涡管;在流量为0. 75Qd时,叶顶前缘间隙处扰动主信号为0. 51fB,该频率与二次泄漏以及叶尖处涡管的非定常脉动特性相关;随着流量减小,扰动信号频率有所波动,叶尖泄漏涡破碎位置向叶片前缘移动。     

PIV在半开式离心泵内部流场测量中的应用

采用PIV对半开式离心泵叶轮内旋转流场和叶轮与蜗壳间隙的流速场，选择3个不同方位的窗口进行了测量。所测量的3种不同运行工况，其流量分别为额定流量的1．4、1．0和0．6倍。不同窗口测得的两叶片间流道的流速分布表明：即使在设计工况下，整个叶轮各叶片间的流速分布也不是对称的；在非设计工况尤其明显，3个叶槽之间的流场分布更加不同；特别是在小流量工况时，始终存在一个低速区，位于叶槽进出口之间，靠近压力侧。     

轴流泵叶顶泄漏涡流体动力学特性数值模拟

基于SST k-ω湍流模型和局部优化的高质量结构化网格,对南水北调工程天津同台测试的TJ04-ZL-02型轴流泵水力模型进行了数值计算,并探究了叶顶泄漏涡的流场结构和流体动力学特性。数值计算和试验结果表明,基于SST k-ω湍流模型可准确地对间隙泄漏流和边界层流动进行数值模拟;叶顶泄漏涡形成的动力为叶片工作面和背面的压差,由于叶片进口边压差最大,叶顶间隙泄漏流的流速较高,随着叶片弦长系数λ的逐渐增大,叶片工作面和背面之间的压差逐渐减小,间隙泄漏流的速度和泄漏涡强度均逐渐降低;叶顶区的局部低压区主要集中在靠近压力面间隙内分离涡的旋涡区以及叶片背面下部叶顶泄漏涡区域,叶片背面局部低压区域随着叶片弦长系数λ的逐渐增大,距离叶片背面的间距增大;叶片轮缘靠近叶片工作面附近的局部低压区主要是由叶顶拐角诱导的分离涡引起,而叶片下部的局部低压区主要是由叶顶泄漏涡引起,上述过程揭示了轴流泵叶顶间隙泄漏涡的流动特性。