針對傳統(tǒng)往復(fù)泵結(jié)構(gòu)復(fù)雜、流量波動較大、凸輪驅(qū)動往復(fù)泵壽命短等問題,提出了一種凸輪和齒扇齒條復(fù)合驅(qū)動的新型往復(fù)泵,凸輪機構(gòu)和齒扇齒條機構(gòu)的交替工作驅(qū)動該往復(fù)泵的活塞做往復(fù)運動,使活塞呈現(xiàn)勻加速—勻速—勻減速的運動規(guī)律。建立了活塞的運動方程,并以三缸往復(fù)泵為例分析了往復(fù)泵的流量特性和相位誤差角對流量脈動的影響,建立了凸輪和齒扇齒條復(fù)合驅(qū)動的三缸往復(fù)泵的動力學(xué)仿真模型,討論了液力端載荷作用下活塞的運動特性。研究結(jié)果表明:凸輪和齒扇齒條復(fù)合驅(qū)動的三缸往復(fù)泵的流量脈動率僅為1.68%,已經(jīng)達到曲柄滑塊機構(gòu)往復(fù)泵有空氣包作用時的效果;相位誤差對流量脈動存在一定影響,其大小應(yīng)控制在±30′以內(nèi)。仿真結(jié)果驗證了所提出的凸輪和齒扇齒條復(fù)合驅(qū)動的新型往復(fù)泵的合理性與可行性。

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圖1結(jié)構(gòu)原理圖

凸輪和齒扇齒條復(fù)合驅(qū)動的新型往復(fù)泵的基本構(gòu)成如圖1所示,主要由凸輪、限位框、齒扇、齒條組件及活塞桿、活塞、液缸等構(gòu)成。凸輪遠休止角及近休止角附近設(shè)有與限位框配合的輪廓線,凸輪與齒扇同向等速順時針旋轉(zhuǎn)。往復(fù)泵排液過程中,先由凸輪近休止角附近的輪廓線與限位框配合推動活塞向右移動,再由....

圖2活塞運動規(guī)律

基于上述運動規(guī)律的活塞速度方程為式中,ω為齒扇及凸輪角速度,rad/s;r為齒扇有齒部分分度圓半徑,m;δ為活塞勻加速或勻減段對應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角,rad。

圖3凸輪和齒扇齒條復(fù)合驅(qū)動的新型往復(fù)泵活塞速度及速度疊加圖

表1部分結(jié)構(gòu)尺寸及運動參數(shù)表Tab.1Partstructuredimensionandmotionparametertable參數(shù)數(shù)值參數(shù)數(shù)值齒扇分度圓直徑d(mm)350凸輪推程運動角δ1(°)59齒扇與齒條嚙合圓周角α(°)62凸輪回....

圖4總流量特性

以單作用三缸泵為例進行分析,將表1中具體參數(shù)代入式(4),將對應(yīng)時刻3缸流量疊加得到總流量,結(jié)果如圖4所示。流量脈動率是衡量流量脈動程度的指標,可由下式表示:

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