外啮合齿轮泵动态困油模型及其参数影响分

为了解工况参数和设计参数对困油压力的定量影响,根据直齿无侧隙齿轮传动的几何关系及与卸荷槽的位置关系,由困油容积及其变化率、困油区内外的交换流量和动态侧隙的计算,建立了有困油压力方程和齿轮副动力学方程相耦合的动态困油模型,由此仿真出一个困油周期内的困油压力.与已有资料对比的结果表明:动态模型下的仿真结果要大于静态模型下的仿真结果,两困油区内的困油压力存在p2>p1;相关参数对困油的影响是矛盾的,存在优化问题.表明所建模型正确可靠,能够用于困油压力预测、振动分析与评估以及泵整体设计的最优化.     

齿轮泵齿侧间隙与卸荷槽间距关系的定量分析

为探索在一定的容积效率和最大限度缓解困油现象的前提下,齿轮泵无侧隙时的最小卸荷槽间距是否适用于有侧隙情况,该文在主要考虑困油的齿侧间隙泄漏和卸荷槽槽口泄漏的基础上,通过前期所建立且被验证的困油模型,对齿侧间隙泄漏量、槽口泄漏量及两者的泄漏容积率进行仿真计算,给出了2种泄漏容积率针对不同的齿侧间隙值、转速和出口压力的变化曲线。结果表明,现有针对有、无侧隙的判别式过于苛刻;侧隙越大、出口压力越高时,容积效率越低,困油现象越轻;转速越高时,容积效率越高,困油现象越严重;无侧隙时的最小卸荷槽间距极大地改善了困油现象,容积效率得以提高,较大侧隙下仍可采用小侧隙下的卸荷槽间距。研究结果可为齿轮泵的卸荷槽布置提供一种新的参考。     

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。     

基于特征的齿轮泵困油及卸荷面积计算

根据齿轮传动的啮合原理和UG软件所提供的规律曲线,首先建立了形成困油区截面的封闭曲线及对应的“面”特征;接着运用“相交”的特征操作,创建出卸荷口截面的“面”特征;最后利用UG特征的面积属性,将提取出的这2类面积的变化值,传递给外啮合齿轮泵困油仿真的二次开发主程序,该过程是全自动的和参数化的,所得结果经实例验证是正确而可靠的。     

基于困油容积的外啮合齿轮泵困油现象的研究

由于泵体自身的原因,很容易出现困油的情况,不仅影响了机器设备的日常维护和正常工作,更严重的是造成整个生产计划搁置。外啮合齿轮泵因自身优势,如它的结构相对而言比较简单、质量也比同类产品要轻,所以在目前整个市场上应用最广泛。对于外啮合齿轮泵来说,困油现象一直是长期存在的问题,所以本文针对目前存在的问题进行阐述,详细介绍齿轮泵工作时困油容积的变化情况,并提出一种新的方法,希望可以在最短时间内解决困油的问题。     

齿轮泵圆形卸荷槽下的困油压力分析

计算齿轮泵圆形卸荷槽下的卸荷面积和对应的困油压力。以困油的膨胀过程为例,首先通过啮合点位置和圆形槽圆形轮廓与从动轮齿廓和主动轮槽廓的交点位置计算,给出卸荷面积的精确计算方法,其结果由虚拟的测量数据验证;其次由流体体积弹性模量定义所构建的困油模型,对圆形、矩形两卸荷槽下的困油压力分别进行仿真运算,结果则被相关文献提供的试验结果所验证。结果表明:卸荷面积的计算结果与虚拟测量结果非常吻合;困油压力峰值的仿真结果与现有试验结果也非常吻合。当泵采用小侧隙大卸荷槽间距时,应多采用矩形槽,以提供更大的卸荷面积;当泵采用大侧隙小卸荷槽间距时,应当多采用圆形槽,以降低加工维修成本。     

基于离心作用的齿轮泵容积效率和困油现象分析

为了解高速时工作油液的离心作用对泵容积效率和困油现象的影响,将离心作用对两者的影响归结于对泵进油侧原始含气比的修正。基于仅考虑工作油液中混入空气的可压缩性和含气、纯净工作油液分别累积在齿槽内、外侧的假设,建立了基于油液离心作用的下容积效率、困油区间内含气比和进油侧修正含气比的计算公式。两组数据的仿真结果表明离心应用对容积效率和困油现象的影响相反,转速越高,对容积效率越不利;出口压力越低,离心作用对困油现象的影响越有利;齿形参数的选择存在优化的问题;该研究为泵的高速化发展提供一定的依据。     

基于低速困油模型的外啮合齿轮泵高速困油特性分析

为了更好地预测高速下外啮合齿轮泵的困油程度,以及高速离心作用对困油的影响。在现有研究成果的基础上,简述了困油压力仿真的静、动态模型。利用龙格-库塔法的迭代运算,获得高速下困油压力和齿轮副振动在一个困油周期内的动态仿真结果,且就困油压力与泵齿轮副动力学特性的耦合性进行了分析。结果表明,高速下泵的困油压力比较严重;困油压力越大,齿轮副的振动越剧烈;高速离心作用对困油压力的缓解效果明显;齿侧间隙和卸荷槽的共同作用能使困油压力大幅降低;高速下应尽量通过卸荷槽结构的创新设计来降低困油压力和减缓振动。该研究为下一步高速下外啮合齿轮泵的开发提供理论指导。     

振动影响齿轮泵困油压力的仿真与理论分析

为探讨外啮合齿轮泵的齿轮副振动对两困油区内困油压力仿真结果的影响,由困油的体积弹性模量定义建立出有关困油压力的仿真模型,并就有、无振动的两种情况,通过两困油区内来自困油的各种泄漏量的量值比较,分别对2个困油区内困油压力值的大小进行了理论分析,且佐以仿真运算和试验验证。结果表明,第2困油区内的压力峰值大于第1困油区内的压力峰值,振动下的峰值差距较无振动时为小;出口压力越高,峰值差距越大;振动下的仿真结果较无振动时精度更高,例第6组的仿真误差由16.7%改善到7.8%;在困油压力的仿真中,有必要考虑齿轮副的振动因素等,动态困油模型可为泵后续的进一步设计提供理论支持。     

齿轮泵困油径向力的研究与量化分析

针对齿轮泵现有径向力计算的局限性问题,采用困油压力影响径向力的定量分析法,在1个困油周期内,先对从动轮齿顶圆上吸压、过渡、排压和困油的4区段内的动态液压分布,后基于实例困油压下的困油径向力进行研究和间接验证。结果表明：1）排压、吸压、过渡卸载下困油径向力的改善率分别为9.9%、-10.2%、-1.1%,困油压能改善排压卸载下的径向力,不过却恶化了吸压卸载下的径向力,对过渡卸载下径向力的影响不大,实际应用中,应尽量采用排压卸载的径向力减少措施;2）排压、吸压、过渡卸载下困油压力的冲击率分别为24.5%、38.5%和13.8%,对径向力的冲击很大,一方面要求通过卸荷槽创新尽量释放困油压力,另一方面应采用困油径向力的定量计算方法;3）困油压力对径向力的影响不仅在于本身更在于径向力的卸载措施,困油力由困油压力和作用面积共同决定,困油压、径向力、困油力的极值位置并非完全一致。困油径向力的定量计算方法为泵尤其是轴承的全流体润滑设计提供了动态的外载荷依据。