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.     

基于MATLAB的非圆齿轮副齿廓算法研究

根据展成法加工齿轮的原理和变位思路设计非圆齿轮齿廓.阐述了精确计算一对外凸节曲线非圆齿轮副齿廓数据的数值算法,并提出依据主动轮节曲线自动优化非圆齿轮副中心距和计算从动轮节曲线的方法.主从动非圆齿轮齿廓的啮合曲线部分分别由同一齿条刀具不同侧包络而成,确保啮合时无间隙.通过齿条刀具沿两齿轮旋转中心连线偏离节曲线改变变位量,消除根切,实现非零变位.采用该方法设计加工出的非圆齿轮已应用于实际样机中,确保该方法的可行性.     

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.     

渐开线少齿差内啮合齿轮副几何设计研究

在不同内啮合副几何计算基础上,分析了不同加工方法(包括滚齿、插齿和线切割等)、顶隙时少齿差内啮合齿轮副几何计算方法和适用性。研究了不同齿顶圆直径对少齿差内啮合齿轮副变位系数、啮合角、重合度和齿廓干涉等参数的影响。在满足重合度和齿廓干涉限制条件下,使用牛顿迭代法和不同齿顶圆公式,获得少齿差内啮合齿轮副最小啮合角的变位系数和啮合角。计算表明：在满足重合度和齿廓干涉限制条件下取得最小啮合角时,无论采用滚齿还是插齿加工,顶隙混合制时少齿差内啮合齿轮副的啮合角和变位系数均较小。     

基于插齿数值计算模型的非圆齿轮根切分析

提出了一种判断非圆齿轮任意齿廓是否发生根切的精确方法。该方法首先从非圆齿轮齿廓数值计算模型出发,计算出齿廓在节曲线法向等距线上的一系列点和形成这些点的对应插齿刀齿廓上的点,然后利用齿廓啮合基本定律对非圆齿轮齿廓根切进行理论分析,最后将插齿数字模型和根切产生的原理综合起来,得出判断各个齿是否发生根切的精确方法,并首次对齿廓的根切程度提出了量化计算方法。根据这些方法可以在设计阶段对非圆齿轮根切缺陷进行校验和评价。     

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.     

双螺杆食品挤压机螺杆齿廓初探

通过对双螺杆食品挤压机的螺杆啮合方式的分析,用齿廓形成理论系统地分析了双螺杆同向旋转啮合型齿廓的形成,给出了齿廓的函数方程及其理论解析表达式。并对φ100mm的双螺杆挤压机的螺杆进行了单双头螺线的设计计算,在实际生产中证明齿廓的啮合是非常适合的。这对于螺杆的设计及螺杆的机加工和成型刀具的刃磨将起到一定的指导作用。     

弧齿圆柱齿轮啮合相位的计算

分析了弧齿圆柱齿轮大、小齿轮齿端面廓形彼此相对转动时,当量间隙值的变化.评定了齿端廓形啮合相位的最大、最小误差.计算了齿轮工作啮合中不同相位的当量间隙,绘制了相应的曲线图.得出了弧齿圆柱齿轮啮合中当量间隙的变化特性.     

外齿轮式高压油泵全齿面润滑的理论分析

为探究困油压力和异齿数对外齿轮式高压油泵全齿面润滑的影响,基于齿轮传动的几何关系,将全啮合齿面分成3个啮合区、8个位置点和7个过程,并以主动齿轮的啮合曲率半径为变量,建立了全齿面的啮合力公式和基于弹流润滑理论的膜厚公式,并对最小膜厚和最大啮合力发生的位置作出准确的判断。实例的研究表明：啮合力的变动很大,全齿面润滑总体上属于刚性一变粘度的边界润滑;不同啮合点可能会采用不同的膜厚公式;异齿数能缓解啮合力的波动和改善齿面润滑状态,但效果不明显。由此得出外齿轮式高压油泵的齿面润滑确实有别于常规的齿轮传动,因而不能直接应用现有的计算公式。     

弧齿圆柱齿轮啮合相位的计算

分析了弧齿圆柱齿轮大、小齿轮齿端面廓形彼此相对转动时,当量间隙值的变化。评定了齿端廓形啮合相位的最大、最小误差。计算了齿轮工作啮合中不同相位的当量间隙,绘制了相应的曲线图,得出了弧齿圆柱齿轮啮合中当量间隙的变化特性。     

外啮合齿轮泵困油面积和卸荷面积计算式的建立

为利于后续困油现象的定量分析,基于泵齿轮传动的几何关系及它与卸荷槽的空间位置关系的解析和过渡曲线的适当简化,以啮合点与节点之间的距离为变量,建立了困油面积的计算公式和卸荷面积的拟合公式,并对计算结果与由精确的虚拟模型获得的测量结果进行了对比.研究表明:困油面积和卸荷面积均可采用不同指数的抛物线线型表示,过渡曲线的简化是可行的,提供的拟合常数可直接使用.得出的两面积计算公式正确可靠,可直接用于后续困油压力的预测.     

精确计算链传动垂度方法的研究

给出了精确计算链传动垂度的方法，指出了链传动的垂度与链条和链轮的啮合位置有关，首次考虑了链传动垂度的变量性质，并利用此法求出了链传动垂度变化量的最大值和最小值以及松边两端的张力。     

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.     

螺旋角对单螺杆泵泄漏影响的数值计算

为了探究不同泵结构参数对单螺杆泵泄漏的影响,以1/2型线全金属单螺杆泵为例构建几何模型,基于PumpLinx软件进行瞬态数值计算,并结合外特性试验验证其可靠性,对不同总螺旋角下单螺杆泵的流量变化规律及流场分布展开研究.研究结果表明:单位螺旋角恒定条件下,时均流量随着总螺旋角的增加、单位压差的减小而增大;瞬时流量极小值随着总螺旋角的增加而减小,极大值基本保持一致,接近理论流量17.9 m³/h.斜向泄漏缝隙两侧压力随定子转子啮合位置变化,特定位置压力差随着总螺旋角的增大而减小;特定啮合区监测点的瞬态泄漏流速极大值随着总螺旋角的增大而减小,其极大值最小为4.3 m/s.相关研究成果对于单螺杆泵的泄漏分析具有一定的借鉴意义与参考价值.     

槽口深度对U型节流阀空化流场的影响

采用数值计算的方法对U型节流阀内部流场进行了研究,分析了不同节流槽深度对节流阀内部油液压力场、速度场及空化区域的影响.研究结果表明:流道内压力较大区域位于上游流道,压力较小区域位于下游流道;U型节流槽是压力及速度突变区,在节流槽出口处出现压力骤降并在节流阀口处形成高速射流;在相同工况下,随着节流槽深度的增加,槽内流量增多,迫使油液急速流过节流口,从而造成射流方向发生改变,且高速射流的角度呈现不断减小的趋势,但是油液最大流速逐渐增大.节流槽出口靠近阀腔壁面处产生空化,且随着槽口深度加深时,节流槽内部压力恢复变慢,空化区域的面积逐渐增大,且径向截面空化较强的区域逐渐向节流槽中心扩展.因此,合理地控制U形节流槽的深度或增加节流槽内部阻力,可以有效地抑制空化发生.     

螺旋锥齿轮研齿系统的动态响应

考虑齿侧间隙和齿轮传动误差的影响,建立了两自由度螺旋锥齿轮研齿系统的振动模型。通过数值计算,得到了不同制动转矩下,研齿系统的动态响应。根据时间历程和相图可知,制动转矩较小时,轮齿的啮合、碰撞和脱啮交替进行,随着制动转矩的增大,齿背碰撞消失,最后进入完全的齿面啮合状态。     

翼型间隙空化数值模拟的湍流模型比较分析

为了比较不同湍流模型对间隙泄漏空化计算的影响及间隙泄漏空化的流动特性,利用CFD方法对一侧有间隙的翼型绕流流动进行分析.选取具有不同攻角和间隙的翼型作为研究对象,并利用3种常用的湍流模型,结合修正后的空化模型,对翼型间隙泄漏涡引起的空化进行计算.计算结果表明:修正密度的RNG k-ε模型对间隙泄漏空化的形态预测及泄漏涡附近主流方向速度分布的预测更为准确;受壁面条件和翼型尾迹的影响,泄漏涡所在位置的主流方向速度在间隙为10 mm时具有较大值.小间隙条件下,翼型间隙内侧的剪切空化更为强烈,翼型上方的泄漏空化距翼型上表面更远.间隙增大至10 mm时,较高的涡中心速度使泄漏涡空化发展距离更远、溃灭更慢.翼型叶顶的圆角对间隙流动有一定的引导作用,使间隙内侧及其附近的速度分布更为均匀,并对空化的发生位置产生影响.     

筒装料管道水力输送动边界流压力特性

为深入探讨筒装料管道水力输送过程中同种型号双车运行时所产生的动边界条件下有压管道内部断面压力分布以及压降特性问题,对型号100 mm×60 mm、荷载750 g的管道双车在30,40,50,60,70 m³/h等不同流量作用下两车车身环隙断面、车间断面的压力分布以及车组沿程压降特性进行试验研究和分析,两车运行时车间距离条件为10 cm.研究表明:当流量增大时各测试断面压力值增大;双车车体沿程压力呈现先减小后增大的趋势;沿水流方向,后车引起的压降值明显高于前车;后车环隙断面内,自固定边壁向动边界压力值呈现“降-升-降”趋势,前车环隙内则为总体下降趋势,且后车环隙压力梯度高于前车;不同流量条件下,车间断面内压力分布基本为管道边壁附近值较大,内部值较小,且分布不均匀,压力梯度随流量增大而增大.