配合间隙对直线共轭内啮合齿轮泵流场特性的影响

直线共轭内啮合齿轮泵是液压系统中的关键组件,因其高效的压力输送特性而广泛应用于工程领域。本文采用计算流体动力学模拟方法对直线共轭内啮合齿轮泵进行研究,分析轴向间隙和径向间隙对齿轮泵泄漏和流场的影响。研究结果表明：配合间隙的变化对齿轮泵的流场特性产生广泛影响,轴向间隙是引发泄漏的主要因素,约占总泄漏量的80%;当轴向间隙由0.03 mm增加到0.07 mm后,输出流量减少20.81%,平均压力下降33.15%,空化产生的气体体积分数增加0.021;而设置相同径向间隙后,输出流量仅下降0.69%,平均压力下降2.76%,空化产生的气体体积分数增加0.005。此外,导致泵内流速变化的主要配合间隙是轴向间隙,适当减小轴向间隙可提升泵内的流体速度,从而提升泵的整体效率。     

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。     

齿轮泵轴向间隙补偿及其零件安装

液压系统的齿轮泵工作时,进口是低压腔,从油箱中吸油,出口是高压腔,给液压系统供给压力油,由于油泵两端压力不相等,油液要通过运动副间隙从高压腔向低压腔泄漏,随着工作压力的升高,泄漏量也随之增加。引起泄漏的途径通常有3个,即有3种间隙:①两齿轮啮合处的啮合间隙;②两齿轮齿     

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。     

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.     

基于流体力学泄漏模型的螺杆泵泄漏机理分析

针对螺杆泵筒壁间隙、啮合间隙等决定螺杆泵性能的关键间隙设计问题,在研究螺杆各项间隙构成原理的基础上,运用流体力学间隙泄漏理论,建立泵腔间隙泄漏压差流和剪切流模型,分别分析螺杆泵筒壁间隙和啮合间隙的泄漏量,得到螺杆泵不同间隙泄漏的表达式。以主动螺杆2头、从动螺杆3头的双螺杆泵为例,通过理论计算与试验对比分析了螺杆转速、压差对泵泄露的作用机理,揭示了螺杆转速、泵进出口压差对螺杆泵流量特性及容积效率特性的影响规律,从而完善了螺杆泵转子设计理论,提升了螺杆泵输送性能。     

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。     

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.     

中高压外啮合齿轮泵端面间隙的理论计算

在浮动轴套（侧板）受力分析的基础上,通过其内侧油膜挤压力、困油力、工作油压力和其外侧补偿力等的计算,构建出浮动轴套（侧板）轴向的动力学模型．利用龙格一库塔法在一个啮合周期内的迭代运算,获得端面间隙的动态仿真结果,并就压紧力系数、工作油压的不同分布和困油压力对端面间隙的影响进行分析．结果表明：案例工况参数下的端面间隙值一般在0．13mm左右,与实际情况比较吻合;同一压紧系数下浮动侧板内侧因工作油压的不同分布所引起的总油压力越大,端面间隙则越小;在其他条件不变的情况下,压紧系数越大,端面间隙越小;油压的不同分布、压紧系数的大小对端面间隙具有明显的影响,而困油压力的影响较小;总体而言,中、高压外啮合齿轮泵的端面间隙实际上波动较小,可采用动态端面间隙的均值以简化后续计算．     

齿轮泵困油的分析模型及侧隙计算

为解决外啮合齿轮泵侧隙的现有选用方法误差较大的问题,在分析齿侧间隙组合卸荷槽对缓解困油压力的影响及对侧隙要求的基础上,通过困油容积及其变化率和困油区内卸荷槽口和侧隙处的两种主要泄漏量计算,根据困油的体积弹性模量,建立了困油分析的简易模型,并由困油压力最大峰值的仿真计算,给出了侧隙的精确计算方法,最后就工况参数的影响结果与现有文献的试验结果进行对比分析.结果表明：所建立的困油模型和侧隙计算方法是可靠的,在侧隙计算中可以忽略困油中含气的影响,出口压力对侧隙计算的影响不大,但是转速的影响较大.在最小卸荷槽间距配小侧隙和最大卸荷槽间距配大侧隙的两种卸荷组合中,应优先采用最小卸荷槽间距配小侧隙的卸荷组合.侧隙的精确计算为外啮合齿轮泵的设计提供了一种新的方法,具有一定的工程应用价值.     

外啮合齿轮泵侧隙流量的精确计算

为计算出精确的侧隙流量以克服现有方法上的局限性,通过齿侧轮廓精确分析给出不同啮合位置和不同偏移量下的侧隙高度,然后由齿侧全间隙的等效齿廓和真实齿廓分多种方法计算出侧隙流量,并加以对比分析.结果表明,不同啮合位置处的侧隙流量变化很大,进入困油啮合时侧隙流量最小,退出啮合时侧隙流量最大;在困油压缩区域中,侧隙流量可采用等效齿廓法来计算,但不适用于膨胀区域;孔口流量理论不适宜于侧隙流量的计算,尤其在困油即将终止时以及侧隙值、压差较大时更不可取;任一位置处的齿侧全间隙长度基本保持不变,对于任一偏移量下的间隙值随位置变量的影响很小.同时,得出目前通行的等效齿廓法以及薄壁孔理论不适宜于侧隙流量的计算等重要结论.     

离心泵泵腔轴向间隙对平衡腔压力和泄漏量的影响

针对不同泵腔轴向间隙对平衡腔和泄漏量的影响,采用RNG k-ε湍流模型,对IS80-50-315型单级单吸悬臂式离心泵后泵腔间隙分别为1,4,8,12,16,20 mm的全流道模型进行数值计算,分析了不同间隙下平衡腔液体压力的分布规律和泄漏量的变化情况,得到了与泵腔阻力系数、密封环阻力系数和平衡孔阻力系数相关的速度系数与隙径比的关系曲线和泄漏量计算公式,可用于试验中对0.006~0.127的全流道速度系数进行预估和不同泵腔轴向间隙的泵腔流道液体泄漏量的求解.研究结果表明:后泵腔轴向间隙增大,平衡孔进口处平面和闷盖壁面压力随之升高,这个变化在轴向间隙为4~16 mm时较为明显,而在泵腔间隙取最大值12 mm和最小值1 mm时压力改变较小;同一工况下的泵腔流道泄漏量随后泵腔间隙的增大而上升,而对于同一泵腔间隙,泵腔流道泄漏量在0.8Q_d时最大,1.2Q_d时最小,即泄漏量随流量的增大而减小.     

双作用滑块型双定子马达内漏特征与优化

为了准确计算双作用滑块型双定子马达的容积效率以及获得合理的密封缝隙尺寸,基于马达的内部结构,对其内部各种缝隙存在的泄漏进行了详细的分析,得出马达内部泄漏可分3类,泄漏途径有10种.通过建立各泄漏途径的流量数学式,得到马达在普通连接和差动连接两种连接形式下的总泄漏量模型.研究结果表明:双作用滑块型双定子马达的泄漏情况不但与自身的结构参数有关,而且与工作压力以及输出转速正相关,其泄漏量随着马达进出油口连接方式的改变而改变,但总泄漏量遵循一个共同的规律.结合实例进行数值分析,研究了制约双作用滑块型双定子马达不适宜应用在中高压场合的主要因素,得出轴向泄漏在总泄漏中所占比重最大;同时,研究了轴向泄漏随缝隙变化的规律,为合理优化双作用滑块型双定子马达结构提供了依据.     

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.     

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.