齒輪泵除具有流量和容積效率、扭矩和機(jī)械效率、功率和總效率等基本特性外，還存在著困油、噪聲和氣穴等現(xiàn)象，這些特性和現(xiàn)象直接影響齒輪泵的質(zhì)量，對(duì)斜齒齒輪泵的這些特性和現(xiàn)象的理論研究難度較大，目前大多仍局限于實(shí)驗(yàn)測(cè)試研究階段，而聚合物齒輪泵在輸送化工流程中的高溫、高壓的粘流態(tài)聚合物時(shí)特性的理論研究在國(guó)內(nèi)基本還處于空白。為了改變這種局面，本文對(duì)普通斜齒齒輪泵和聚合物齒輪泵的特性均進(jìn)行了深入的理論研究，并提出了聚合物齒輪泵轉(zhuǎn)子新的齒形，對(duì)于齒輪泵技術(shù)的理論發(fā)展和實(shí)際應(yīng)用均具有重要的意義。本論文的主要工作成果和創(chuàng)新如下： 1．基于聚合物齒輪泵在石油化工生產(chǎn)中的作用和性能要求，本文首次提出聚合物齒輪泵的全封閉齒廓嚙合型面的概念。運(yùn)用齒輪嚙合原理，推導(dǎo)出全封閉齒廓嚙合型面的齒形方程，完成齒形相應(yīng)的數(shù)值計(jì)算程序，并對(duì)齒輪轉(zhuǎn)子進(jìn)行三維實(shí)體造型及齒輪裝配體運(yùn)動(dòng)仿真的研究；用齒輪三維造型來進(jìn)行裝配模擬并分析嚙合副裝配的干涉和側(cè)隙，在加工前就能對(duì)齒輪齒廓形狀的正確與否進(jìn)行判斷。 2．首次對(duì)普通斜齒齒輪泵流量特性進(jìn)行了深入的理論研究，在此基礎(chǔ)上研究了全齒廓嚙合斜齒齒輪泵流量特性，首次得到了完全消除斜齒齒輪泵流量脈動(dòng)的螺旋角的選擇條件。研究結(jié)果表明：在主要參數(shù)相同的情況下，普通斜齒齒輪泵無側(cè)隙時(shí)流量脈動(dòng)率小于有側(cè)隙時(shí)的流量脈動(dòng)率；全齒廓嚙合斜齒輪泵比普通斜齒輪泵的流量脈動(dòng)略小。 3．首次對(duì)普通斜齒齒輪泵的困油特性進(jìn)行深入的理論研究，分別討論了有側(cè)隙和無側(cè)隙時(shí)普通斜齒齒輪泵轉(zhuǎn)子的端面重合度與困油現(xiàn)象之間的理論關(guān)系，以及困油容積隨轉(zhuǎn)角的變化關(guān)系，得到了完全消除斜齒齒輪泵困油沖擊的螺旋角 機(jī)械科學(xué)研究院博士學(xué)位論文 的選擇范圍。在此基礎(chǔ)上，首次對(duì)全齒廓嚙合斜齒齒輪泵的困油特性進(jìn)行了詳細(xì) 的理論研究，得到了完全消除全齒廓嚙合斜齒齒輪泵困油沖擊的螺旋角的選擇范 圍。 4．基于粘性流體力學(xué)，以功率損失最小為目標(biāo)，首次對(duì)牛頓流體在斜齒齒 輪泵中的漏流特性進(jìn)行了研究，建立了泄漏模型，分別得到了斜齒齒輪泵的徑向 和軸向泄漏的數(shù)學(xué)計(jì)算模型；同時(shí)得到了斜齒齒輪泵最佳徑向間隙和最佳軸向間 隙，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算。研究結(jié)果表明：最佳的軸向間隙值略小于徑 向間隙，液體粘性引起的摩擦功率隨間隙的增大而減小，在最佳間隙值的附近， 摩擦功率受間隙變化影響不大。 5．利用冪律流體本構(gòu)方程，首次對(duì)聚合物流體在斜齒齒輪泵中的漏流特性 進(jìn)行了研究，建立冪律流體在間隙中的泄漏模型，利用邊界條件求出速度分布及 泄漏量；由間隙泄漏量得到漏流損失功率，由速度分布得到流體摩擦功率損失， 并得到間隙最優(yōu)解的數(shù)值計(jì)算數(shù)學(xué)模型，同時(shí)給出實(shí)例及數(shù)值計(jì)算結(jié)果。研究結(jié) 果表明：齒輪泵輸送冪律流體所消耗的摩擦功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于輸送牛頓流體時(shí)消耗的 摩擦功率，齒輪泵輸送冪律流體時(shí)最佳徑向和軸向間隙更大。 6．在對(duì)斜齒齒輪泵輸送牛頓流體和聚合物流體時(shí)漏流特性研究的基礎(chǔ)上， 首次對(duì)斜齒齒輪泵的輸人特性進(jìn)行了理論研究和數(shù)值計(jì)算，建立了泵軸的機(jī)械摩 擦扭矩、液壓扭矩、流體粘性摩擦扭矩和流體碰撞損失扭矩的數(shù)學(xué)計(jì)算模型，并 且對(duì)泵的輸人功率和效率進(jìn)行理論研究，分別建立適用于牛頓流體和冪律流體的 輸人功率、容積效率和總效率數(shù)學(xué)計(jì)算模型，通過數(shù)值計(jì)算仿真得到泵的特性曲 線，為齒輪泵的輸人特性提供了理論依據(jù)。 7．在對(duì)聚合物齒輪泵特性理論研究的基礎(chǔ)上，研制出全齒廓嚙合斜齒齒輪 泵樣機(jī)，并進(jìn)行了樣機(jī)的特性測(cè)試試驗(yàn)，與理論推導(dǎo)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比研究；本文的 研究成果可直接用于計(jì)算在工程應(yīng)用的齒輪泵特性。
【學(xué)位單位】：機(jī)械科學(xué)研究院
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2002
【中圖分類】：TH325
【部分圖文】：

8.3樣機(jī)特性測(cè)試在理論分析的基礎(chǔ)上制作了齒輪泵樣機(jī)PGPIO，泵的外形圖見8.5(a)所示，泵的轉(zhuǎn)子為一對(duì)大小完全相同的人字齒全齒廓嚙合齒輪，如圖8.5中(b)所示，轉(zhuǎn)子參數(shù)見表。:。試驗(yàn)?zāi)康氖菍?duì)泵的特性進(jìn)行測(cè)試，并驗(yàn)證對(duì)齒輪泵理論推導(dǎo)的正確性。(a)偽)圖8.5側(cè)試樣機(jī)及轉(zhuǎn)子1)試驗(yàn)臺(tái)組成試驗(yàn)測(cè)試在鄭州機(jī)械研究所一分廠工裝試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行，主要試驗(yàn)儀器及設(shè)備:流量計(jì):LC一NASO杭州富力儀表廠壓力表:Y一100杭州富力儀表廠變速箱:CJsl32一2052256，上海光雅機(jī)電設(shè)備有限公司轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器:JC3A一5000上海第二電表廠交流電機(jī):35KW南陽(yáng)防爆電機(jī)有限公司試驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖如圖8.6所示。2)性能試驗(yàn)試驗(yàn)介質(zhì)24‘機(jī)械油，環(huán)境溫度為27℃，介質(zhì)溫度為49℃，介質(zhì)粘度為1600CP輸人轉(zhuǎn)速為50r/min。

機(jī)械科學(xué)研究院博士學(xué)位論文輪泵嚙合副的裝配體生成。確定裝配約束時(shí)應(yīng)注意2個(gè)齒輪的旋向相反。假定齒輪的中心軸為Z軸，則兩個(gè)齒輪的裝配關(guān)系為表2.1嚙合副的裝配約束約約束束齒輪111齒輪222約束關(guān)系系lllll基準(zhǔn)軸1(z軸)))基準(zhǔn)軸2(z軸)))平行行22222XOY平面面XOZ平面面重合合33333基準(zhǔn)軸l(z軸)))基準(zhǔn)軸2(z軸)))平行距離a(中心距)))裝配后的實(shí)體見圖副的嚙合面。2.7，裝配后的嚙合剖面圖見圖2.8，其中剖面的基準(zhǔn)面為兩輪嚙合案案活活萬撼瀚舫權(quán)曦用氣烈吧農(nóng)農(nóng)璧思思記記記玉挽柑翻拐腸洛泥云目污口口口只只只從從從男玉形jjjjj

機(jī)械科學(xué)研究院博士學(xué)位論文輪泵嚙合副的裝配體生成。確定裝配約束時(shí)應(yīng)注意2個(gè)齒輪的旋向相反。假定齒輪的中心軸為Z軸，則兩個(gè)齒輪的裝配關(guān)系為表2.1嚙合副的裝配約束約約束束齒輪111齒輪222約束關(guān)系系lllll基準(zhǔn)軸1(z軸)))基準(zhǔn)軸2(z軸)))平行行22222XOY平面面XOZ平面面重合合33333基準(zhǔn)軸l(z軸)))基準(zhǔn)軸2(z軸)))平行距離a(中心距)))裝配后的實(shí)體見圖副的嚙合面。2.7，裝配后的嚙合剖面圖見圖2.8，其中剖面的基準(zhǔn)面為兩輪嚙合案案活活萬撼瀚舫權(quán)曦用氣烈吧農(nóng)農(nóng)璧思思記記記玉挽柑翻拐腸洛泥云目污口口口只只只從從從男玉形jjjjj

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本文編號(hào)：2808552