困油現(xiàn)象是外嚙合齒輪泵固有的特性之一,困油壓力值的準(zhǔn)確評(píng)估是控制和減輕困油的前提,本文以困油模型的建立和困油壓力的精確仿真為目標(biāo)展開(kāi)研究,主要工作包括以下幾個(gè)方面: 采用掃過(guò)面積的方法,以主動(dòng)齒輪的嚙合長(zhǎng)度為變量,建立了異齒數(shù)齒輪泵的平均流量、流量不均勻系數(shù)、困油容積和困油流量的計(jì)算公式,為后續(xù)困油壓力的仿真做好前期的準(zhǔn)備工作。結(jié)果表明主大從小的異齒數(shù)組合對(duì)流量特性有利,對(duì)困油現(xiàn)象不利;而主小從大異齒數(shù)組合的影響則相反。 采用計(jì)算創(chuàng)建法與虛擬量測(cè)法相結(jié)合,給出了最小困油面積和卸荷面積計(jì)算與驗(yàn)證的問(wèn)題。實(shí)例表明卸荷面積的變化為拋物線型,具體應(yīng)用時(shí),不同參數(shù)下的卸荷面積可采用不同指數(shù)和系數(shù)的拋物線來(lái)簡(jiǎn)化。 建立了困油壓力仿真的模型。依據(jù)模型中是否考慮齒輪副的動(dòng)力學(xué)分析,將困油模型分為靜態(tài)模型和動(dòng)態(tài)模型。采用數(shù)值模擬方法研究了含氣比,側(cè)板傾斜,有效體積模量,離心力和齒輪副的振動(dòng)等因素對(duì)困油壓力的影響。結(jié)果表明含氣是造成處于膨脹階段后期的困油壓力基于零壓附近的主要原因,入口含氣比對(duì)困油壓力的影響不大,而離心含氣比以及出油口含氣比在進(jìn)入困油區(qū)后的放大效應(yīng)的影響較大;過(guò)小的側(cè)隙和過(guò)大的困油壓力會(huì)加劇齒輪副的振動(dòng);動(dòng)態(tài)模型仿真的壓力峰值一般要比靜態(tài)模型低,采用動(dòng)態(tài)模型更可靠;從動(dòng)輪側(cè)的困油壓力峰值一般也要大于主動(dòng)輪側(cè)的困油壓力峰值。 針對(duì)仿真模型中的四大泄漏量進(jìn)行了研究。軸向泄漏考慮了側(cè)板傾斜和困油區(qū)的封閉輪廓在一個(gè)困油周期內(nèi)的變化;靜態(tài)時(shí),齒面嚙合泄漏依賴于其間的最小油膜厚度,側(cè)隙泄漏依賴于側(cè)隙的原始設(shè)計(jì)值;動(dòng)態(tài)時(shí),兩者均依賴于嚙合位置和振動(dòng)位置的變化。實(shí)例表明卸荷泄漏、側(cè)隙泄漏和嚙合泄漏與困油流量基本處于同一數(shù)量級(jí),是緩解困油壓力的主要途徑。 基于臺(tái)架試驗(yàn)測(cè)量了從動(dòng)輪側(cè)的困油壓力,并與理論分析結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比,從而對(duì)困油分析模型進(jìn)行了驗(yàn)證。靜、動(dòng)態(tài)模型的仿真結(jié)果之間的差距較大,動(dòng)態(tài)模型比較接近于試驗(yàn)結(jié)果。引流口的體積對(duì)困油壓力造成的影響很小,可以忽略不計(jì)。 最后,對(duì)相關(guān)參數(shù)如何影響困油壓力進(jìn)行了動(dòng)態(tài)模型的仿真分析,結(jié)果表明較小的模數(shù)、齒數(shù)、壓力角、齒寬、齒頂高系數(shù)和較大的正變位系數(shù),有利于困油壓力的緩解,同時(shí)較大的正變位系數(shù)對(duì)流量脈動(dòng)現(xiàn)象的改善也有一定效果。此外,對(duì)于高壓、低速以及低壓、高速工況下的困油特性進(jìn)行了分析。 本文的研究工作為困油壓力的精確預(yù)測(cè)提供了一種有效的方法,在齒輪泵設(shè)計(jì)尤其在泵的振動(dòng)與噪聲控制等方面,具有一定的理論意義和應(yīng)用前景。
【學(xué)位單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2009
【中圖分類】：TH325
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
致謝
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 外嚙合齒輪泵的困油現(xiàn)象
    1.3 困油模型的國(guó)、內(nèi)外的研究現(xiàn)狀
        1.3.1 國(guó)外的研究現(xiàn)狀
        1.3.2 國(guó)內(nèi)的研究現(xiàn)狀
    1.4 研究現(xiàn)狀的評(píng)述
    1.5 論文的主要研究工作
第二章 困油過(guò)程及困油模型
    2.1 研究工作的基本假設(shè)
    2.2 外嚙合齒輪泵的困油全過(guò)程
    2.3 困油容積及困油流量的計(jì)算
    2.4 異齒數(shù)對(duì)泵脈動(dòng)特性的影響
    2.5 異齒數(shù)對(duì)泵困油壓力的影響
    2.6 齒輪泵的困油模型
    2.7 本章小結(jié)
第三章 困油模型中基礎(chǔ)量的計(jì)算
    3.1 面積計(jì)算所需基本公式
    3.2 面積計(jì)算的虛擬量測(cè)法
        3.2.1 過(guò)渡曲線的幾何表述
        3.2.2 其它齒廓的幾何表述
        3.2.3 實(shí)例建模及其參數(shù)化
        3.2.4 齒輪副的參數(shù)化裝配
        3.2.5 兩類面積的虛擬量測(cè)
    3.3 面積計(jì)算的公式創(chuàng)建法
        3.3.1 最小困油面積的計(jì)算
        3.3.2 卸荷面積的計(jì)算公式
    3.4 面積的擬合公式及驗(yàn)證
    3.5 軸向間隙內(nèi)的泄漏計(jì)算
        3.5.1 困油區(qū)間及其軸向泄漏
        3.5.2 相關(guān)變量的描述
    3.6 嚙合泄漏的計(jì)算
        3.6.1 單位寬度的嚙合力計(jì)算
        3.6.2 嚙合泄漏的計(jì)算
    3.7 卸荷泄漏的計(jì)算
    3.8 側(cè)隙泄漏的計(jì)算
    3.9 各泄漏量的比較
    3.10 本章小結(jié)
第四章 靜態(tài)困油模型及仿真計(jì)算
    4.1 引言
    4.2 靜態(tài)模型的數(shù)值解法
    4.3 純凈困油和平行側(cè)板下的仿真運(yùn)算
    4.4 傾斜側(cè)板和含氣下的仿真運(yùn)算
    4.5 考慮油液離心力下的仿真運(yùn)算
    4.6 本章小結(jié)
第五章 動(dòng)態(tài)困油模型及仿真計(jì)算
    5.1 齒輪副的動(dòng)力學(xué)模型
    5.2 齒輪副的綜合剛度計(jì)算
        5.2.1 嚙合剛度的計(jì)算
        5.2.2 油膜剛度的計(jì)算
        5.2.3 綜合剛度的計(jì)算
    5.3 嚙合泄漏和側(cè)隙泄漏的計(jì)算調(diào)整
    5.4 動(dòng)態(tài)困油模型的數(shù)值解法
    5.5 動(dòng)態(tài)困油模型的仿真運(yùn)算
    5.6 兩類模型之仿真結(jié)果比較
    5.7 本章小結(jié)
第六章 困油壓力測(cè)量及仿真分析
    6.1 試驗(yàn)用泵的相關(guān)說(shuō)明及改造
    6.2 測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)及其器件選擇
    6.3 測(cè)量系統(tǒng)的調(diào)試和實(shí)際測(cè)量
        6.3.1 系統(tǒng)調(diào)試
        6.3.2 傳感器的標(biāo)定
        6.3.3 數(shù)據(jù)采集
    6.4 基于試驗(yàn)的兩類模型的仿真
        6.4.1 靜態(tài)模型的仿真計(jì)算
        6.4.2 動(dòng)態(tài)模型的仿真計(jì)算
    6.5 仿真計(jì)算和試驗(yàn)結(jié)果的比較
    6.6 本章小結(jié)
第七章 影響困油特性的參數(shù)分析
    7.1 設(shè)計(jì)參數(shù)影響困油壓力之分析
    7.2 特殊工況下的困油壓力預(yù)測(cè)
    7.3 本章小結(jié)
第八章 結(jié)論及展望
參考文獻(xiàn)
附錄一
附錄二
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文

【引證文獻(xiàn)】

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6 杜沙沙;外嚙合齒輪泵模型建立以及振動(dòng)和噪聲研究[D];遼寧工程技術(shù)大學(xué);2012年

本文編號(hào)：2854966