大排量齒輪泵的結(jié)構(gòu)及性能優(yōu)化研究

發(fā)布時間：2020-04-06 21:23

【摘要】： 齒輪泵是應(yīng)用最廣泛的容積式液體輸送泵，具有尺寸小、重量輕、制造容易、工作可靠、價格低廉、對油液不敏感、自吸能力強(qiáng)、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。但它的輸出脈動明顯、困油嚴(yán)重、排量小，限制了其應(yīng)用場合。為了擴(kuò)大其應(yīng)用范圍，本文以齒輪嚙合理論為基礎(chǔ)提出了一種新型結(jié)構(gòu)的齒輪泵。新齒輪泵對普通齒輪泵的結(jié)構(gòu)做了必要的改造，通過把兩種不同模數(shù)的齒形組合在一起，將運(yùn)動、動力傳遞功能與工作容積變化功能基本分離。分離后，排量增大為同等體積條件下普通直齒輪泵的2倍以上，而困油程度有明顯減輕。在新產(chǎn)品的設(shè)計過程中，詳細(xì)研究了齒輪泵的流量特性。推導(dǎo)了計算瞬時流量、流量脈動的計算公式，深入研究了齒輪泵的困油現(xiàn)象，推導(dǎo)出了計算齒輪泵困油容積變化量的計算公式。并建立了齒輪泵的優(yōu)化設(shè)計數(shù)學(xué)模型。應(yīng)用ANSYS軟件參數(shù)化建模的功能，對齒輪齒形進(jìn)行精確繪制，建立了齒輪泵的參數(shù)化嚙合仿真模型。此方法有利于齒輪設(shè)計的系列化和實(shí)現(xiàn)同類零件的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計。采用有限元法對齒輪泵泵體的結(jié)構(gòu)和受力進(jìn)行分析，并利用ANSYS軟件的優(yōu)化設(shè)計功能，以單位體積排量最小為目標(biāo)函數(shù)，，實(shí)現(xiàn)了泵體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計。使齒輪泵泵體的體積減小、結(jié)構(gòu)更加合理有效，解決了傳統(tǒng)設(shè)計中憑借經(jīng)驗(yàn)的問題。對新型齒輪泵的間隙與泄漏作了詳細(xì)研究，建立了徑向間隙和軸向間隙二元流動泄漏模型，并推導(dǎo)了最優(yōu)間隙的計算公式。為了便于與現(xiàn)有齒輪泵進(jìn)行性能比較，本文取連盛液壓機(jī)械有限公司生產(chǎn)的CBG3200齒輪泵做了對比分析。優(yōu)化設(shè)計后的結(jié)果表明，新型齒輪泵單位排量的體積，比原泵下降了58％，困油容積變化量減少了約29％。因此，該大排量齒輪泵具有良好的市場應(yīng)用前景，論文對于同類結(jié)構(gòu)件的強(qiáng)度計算和結(jié)構(gòu)優(yōu)化也有著重要的借鑒作用。
【圖文】：

困油,齒輪泵,小齒,側(cè)隙

直到前一對齒即將在C點(diǎn)脫離嚙合時，V’又增加到最大。 fffff嶸嶸沈?yàn)g瀏圖2一5Fig.2一 5ThetraPPed011ofgear有側(cè)隙齒輪泵小齒傳動時的困油 PumPwithbaeklashusingsmalltoothtransmission2.3.2困油容積的計算由前面分析可知，齒輪泵的理論瞬時流量為Qs&二枷火一r一鴛擴(kuò))齒輪泵掃過的容積隨主動輪轉(zhuǎn)角少的變化而變化，其變化率為: (2.18)=魚=B(孵一R，一孵擴(kuò)) (2.19)由圖2一5可以看出，困油時重疊嚙合區(qū)段為BC，其始末兩點(diǎn)B，C對節(jié)點(diǎn)尸的相應(yīng)轉(zhuǎn)角為幾和件。在重疊嚙合區(qū)若令尸點(diǎn)至其中某一嚙合點(diǎn)X的轉(zhuǎn)角為嚇(%‘衡‘幾)，則距該點(diǎn)一個基節(jié)Y點(diǎn)的相應(yīng)轉(zhuǎn)角為:外=卉一2才/z:

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