温度对双圆弧斜齿齿轮泵性能的数值模拟研究

双圆弧斜齿齿轮泵在高速工况下，其内部流场温度升高现象明显，对齿轮泵的性能产生不利影响。为了探究温度对齿轮泵性能的影响，建立了双圆弧斜齿齿轮泵容积效率与温度的数学模型。利用动网格技术，通过PumpLinx设定不同入口温度，模拟不同工况下齿轮泵内部流场的变化情况。结果表明：入口油液的温度不同，其内部流场温度变化明显，入口温度越高，其温升现象越明显；温升严重区域为存在压差区域，且压差越大温升越明显；温度升高，内部流场空化现象明显减弱；相对于常温油液情况下，入口油液温度为60℃时，齿轮泵流量脉动和流量脉动率明显增大，泵的出口脉动率增加了4.74%,泵出口平均流量降低了1.52 L/min,泵的容积效率降低了3.04%,温度的升高对齿轮泵性能产生了不利影响，验证了温度与容积效率数学模型的正确性。     

双圆弧斜齿齿轮泵脉动特性分析及齿形设计

针对普通渐开线齿轮泵流量脉动大、噪声大以及困油现象等问题,设计出一种以双圆弧斜齿轮为运动副的齿轮泵。对比分析啮合特性,得出双圆弧斜齿轮传动的优越性。以正弦曲线为过渡曲线,利用啮合共轭原理求解出双圆弧斜齿轮端面齿廓方程。采用等面积法求解了双圆弧斜齿齿轮泵的最大和最小瞬时排量,得出理论脉动趋于零的结论。利用FLUENT三维动网格技术,对比分析齿轮参数相同的双圆弧斜齿轮泵和渐开线斜齿轮泵的流量脉动,得出前者的流量脉动远小于后者的结论。     

齿顶间隙对双圆弧螺旋齿轮泵泄漏及空化特性的影响

为了研究在高速高压工况下双圆弧螺旋齿轮泵齿顶间隙对齿轮泵泄漏及空化特性的影响,建立了双圆弧螺旋齿轮泵最佳齿顶间隙数学模型,计算出最佳齿顶间隙。利用PumpLinx对考虑空化后不同齿顶间隙的齿轮泵内部流场进行数值模拟,结果表明:当齿顶间隙为0.02 mm,齿轮泵的流量脉动和压力脉动相对较小,流量输出品质好,与理论分析最佳齿顶间隙为0.0207 mm基本一致,验证了最佳齿顶间隙模型建立的正确性;齿顶间隙会影响齿轮泵内部流场的空化程度和泄漏量,齿轮泵内部的空化程度随着齿顶间隙的增大而减小,齿顶间隙处的泄漏会随齿顶间隙的增大而增大;齿轮泵齿顶间隙处的空化具有密封作用,可以减小齿顶间隙泄漏。研究结果对双圆弧螺旋齿轮泵结构优化及应用具有一定的参考价值。     

斜齿齿轮泵齿轮的优化设计

分析了斜齿轮轮泵在直齿齿轮泵啮合传动的不同点，得出了斜齿齿轮泵重合度要求的特殊条件，构建了一个以斜齿齿轮泵的输出流量脉动最小为目标函数的斜齿齿轮泵齿轮优化设计的数学模型。     

斜齿齿轮泵齿轮的优化设计

分析了斜齿齿轮泵和直齿齿轮泵啮合传动的不同点 ,得出了斜齿齿轮泵重合度要求的特殊条件 ,构建了一个以斜齿齿轮泵的输出流量脉动最小为目标函数的斜齿齿轮泵齿轮优化设计的数学模型     

不同吸油口尺寸及转速下齿轮泵空化特性

针对外啮合齿轮泵高转速下空化现象严重的问题,对外啮合齿轮泵空化的发生及其影响因素进行研究。运用吸油腔几何模型,推导出其容积变化率及介质压力变化模型,分析了吸油口尺寸及转速对吸油腔介质最小压力的影响;运用PumpLinx在不同转速及吸油口尺寸下对外啮合齿轮泵进行了仿真,分析了不同条件下泵的空化特性及吸油稳定性。结果表明:啮合点位置的变化与吸油腔压力的变化有很大关系;转速及吸油口尺寸对腔内最小介质压力有很大的影响;同时空化极大的影响了吸油口的流量稳定性。在模型推导和仿真计算的过程中考虑了外啮合齿轮泵很多实际因素,这些研究对齿轮泵的设计及性能优化有重要的参考价值。     

考虑中心距误差的圆弧齿轮泵流量脉动特性研究

新型圆弧齿轮泵有效地解决了传统齿轮泵存在的困油和流量脉动问题,然而,齿轮泵加工过程与装配安装相关的中心距误差对圆弧齿轮泵出口流量脉动特性有重要影响。推导了圆弧齿轮齿廓方程,并建立了圆弧齿轮泵内部齿腔压力模型,齿腔容积模型及流量脉动模型。在不同中心距误差下,分别在轻负荷工况(600 r/min,2 MPa)和中等负荷工况下(1480 r/min,8 MPa)进行流量脉动仿真。结果表明:当中心距误差在0.01 mm以内时,圆弧齿轮泵的出口流量逐渐增大,具有良好的动态特性;随着中心距误差增大到0.02 mm,圆弧齿轮泵的出口流量大幅度减小,该泵的动态特性变差。因此,需将中心距误差控制在一定范围内。中心距误差为0 mm及0.01 mm时,主从动齿轮的齿腔容积未发生较大变化;当中心距误差为0.02 mm 时,主、从动齿轮齿腔提前进入啮合,预示啮合位置发生变化。     

外啮合渐开线齿轮泵输出特性研究

用几何法求出了外啮合渐开线齿轮泵的流量方式，并求出了齿轮泵困油容积变化量与齿轮啮合重合度的关系式。利用直齿齿轮泵的困油容积变化公式，求出了斜齿齿轮泵的困油容积变化公式，得到了斜齿齿轮泵不发生困油的螺旋角。     

流体介质对齿轮泵内部流场影响的仿真分析

为研究流体介质对齿轮泵内部流场及脉动的影响机制,运用FLUENT软件对齿轮泵的二维内部流场进行了瞬态仿真分析,对比分析了不同工况下流体介质对齿轮泵内部流场及输出特性影响。数值分析表明:考虑流体介质非线性变化较不考虑时泵出口流量脉动系数之间的差值随着转速的增大而减小,随着负载的增大而增大;流体介质的非线性变化对泵的流量脉动系数及实际流量影响较大,对压力脉动的脉动系数及实际压力影响较小。考虑流体介质非线性变化的仿真结果更符合实际工况,为开展齿轮泵的减振降噪及故障诊断等方面的研究提供了有效的工具。     

基于RODS的双斜齿轮泵结构参数优化设计

斜齿齿轮泵在保持直齿齿轮泵优点的基础上降低了压力脉动和躁声,但流量脉动性能没有得到明显改善。双斜齿轮在满足一定参数关系和装配关系的条件下,能有效改善瞬间排量和流量脉动,更具优良性能。基于VC软件,构建稳健优化设计系统(RODS),通过RODS设计平台实现双斜齿轮泵结构参数的优化设计,分析建立两个约束条件,分析可控因素,建立优化目标,分析约束条件,并优化求解,使双斜齿轮齿泵的流量脉动最小的同时,满足其它限制条件。     

双级并联齿轮泵不同转速下流动特性的研究

针对双级并联齿轮泵实际工作时两级转速不平衡问题,采用PumpLinx数值模拟的方法,对转速比分别为1与1.17时的并联齿轮泵的流动特性进行了研究,分析了转速和转速比对并联外啮合齿轮泵的流量脉动、压力脉动及空化的影响,仿真结果表明:转速比影响齿轮泵内部最大压力、压力脉动幅值及空化区域分布,而转速才是影响体积流量及空化水平的内因。对实际工况下转速不平衡造成的问题进行了对比验证,为后续并联齿轮泵的优化设计及实际工况选择提供了一定的参考。     

斜齿齿轮泵无困油重合度的研究

基于齿轮泵产生困油的条件及斜齿齿轮啮合时的特点,分析了斜齿齿轮泵的重合度与困油的关系,及斜齿齿轮泵无困油重合度的计算公式,得出斜齿齿轮泵可以从改变重合度的办法来消除其困油现象,对工程应用有重要的参考价值.     

梯形卸荷槽对外啮合齿轮泵困油压力与流量脉动影响的研究

为减小“困油”所引起的压力冲击与流量脉动,基于双斜型卸荷槽、根据齿轮的啮合特点以及啮合过程中困油腔容积的变化规律,对原耳形卸荷槽进行优化,设计了一种具有更大卸荷面积、结构更加紧凑且易加工的梯形卸荷槽。在数值模拟过程中,分别监测耳形、梯形卸荷槽所在的齿轮泵流场困油区压力与出油口流量变化情况。结果表明:当转速在1000~4000 r/min内变化时,梯形卸荷槽能使困油容积区域压力峰值比耳形卸荷槽分别降低36.3%~47.5%,10.7%~22.5%;能使出油口流量脉动系数降低20%~86.1%。证明了梯形卸荷槽降低困油压力缓解困油现象的高效性与降低泵出油口流量脉动的有效性,为渐开线外啮合齿轮泵卸荷槽的创新设计提供了一种新的途径。     

斜齿齿轮泵小脉动输出特性

分析了斜齿齿轮泵的流量脉动与螺旋角β、齿宽b等参数的关系，得出主要参数相同的斜齿齿轮泵的流量脉动小于直齿齿轮泵的结论。     

变排量外齿轮泵的内流场仿真分析及卸荷槽优化

建立了变排量外啮合齿轮式机油泵的CFD模型,采用定量分析方法分析变量泵的内流场特性,通过流量仿真结果与实验结果的对比,验证了模型的正确性。研究得出变排量外齿轮泵的啮合齿宽公式,分析机油泵困油区域的压力波动规律,提出了在泵从动齿轮活塞上端开楔形卸荷槽的优化方案,有效减小了困油区域的压力波动。结果表明,通过卸荷槽优化,在保持流量不变的前提下,使吸油腔和排油腔压力波动分别降低了12.3%和8%。所做工作可为变排量外齿轮泵的设计开发提供技术支持。     

四径向轮齿轮泵优化设计及仿真

针对传统齿轮泵流量脉动大、振动明显、噪声高等缺点,设计一种四径向轮齿轮泵。首先分析了四径向轮齿轮泵的瞬态流量特性,并建立了其流量、流量脉动系数和流量脉动频率等数学模型。然后,建立多目标函数并以MATLAB软件为平台对四径向轮齿轮泵进行参数优化。最后,分别对相同理论流量和额定压力的四径向轮齿轮泵、三径向轮齿轮泵及传统外啮合齿轮泵进行流量特性仿真,并将其结果进行对比分析。结果表明,四径向轮齿轮泵在结构设计合理的情况下,对减小齿轮泵的流量脉动,从而减小齿轮泵振动和噪声和提高齿轮泵工作性能及降低成本方面均具有重要作用。     

基于模糊控制的双泵合流液压系统流量脉动特性仿真

针对如何减小齿轮泵引起的流量脉动,提出了通过采用2个设计参数相同的外啮合齿轮泵合流的方式减小流量脉动,并利用AMESim搭建了双泵合流液压系统的仿真模型,通过仿真探究了两齿轮泵齿轮初始啮合位置相差不同角度时,液压系统对应的流量脉动特性。在双泵合流的基础上,提出了利用模糊控制器根据系统的流量脉动特性及时调整两齿轮泵的转速,可以进一步改善液压系统的流量脉动,并通过AMESim-Simulink联合仿真得到了模糊控制作用下的双泵合流液压系统的流量脉动特性。     

内啮合齿轮泵流场的数值模拟

采用Fluent的动网格技术,对内啮合齿轮泵内部流场进行了二维非定常计算,得到了内啮合齿轮泵在不同工况下的流场特性。结果表明内啮合齿轮泵无困油现象,泵转速提高会使压力过渡区相邻两齿之间的压差增大。     

不同卸荷槽影响下外啮合齿轮泵空化特性

为改善外啮合齿轮泵在开式液压系统中空化严重的问题,对齿轮泵空化现象发生的过程及解决齿轮泵空化现象的措施进行了研究。通过分析泵内油液的流动状况得出了导致泵空化现象发生的原因;根据空化原因提出了运用矩形卸荷槽、渐开线型卸荷槽、异型卸荷槽降低齿轮泵空化现象的措施,并运用数值仿真进行了对比分析;最后分析了3种卸荷槽的卸荷作用下泵的困油现象及容积效率。结果表明:吸油腔内的高速旋流和吸空现象与齿轮泵空化现象的发生有很大关系;齿轮处于不同啮合状态时泵的空化强度和空化范围不同;增加卸荷槽是降低齿轮泵空化现象的有效措施,不同类型卸荷槽对空化现象的影响程度不同; 3种卸荷槽的卸荷能力及其作用下泵容积效率有一定的差异。本研究为解决齿轮泵空化现象及卸荷槽外形的选择提供了一种新的参考。     

基于油液特征模型的外啮合齿轮泵数值仿真分析

为研究油液的物理特性对齿轮泵脉动及噪声的影响机理,运用FLUENT对齿轮泵的二维内部流场进行模拟研究,对比分析了有无油液的压缩性、粘度对齿轮泵内部流场及泵出口脉动的影响。仿真结果表明:考虑压缩性较不考虑压缩性时,流量脉动系数增大了3.43%,压力脉动系数增大0.2%;考虑粘度变化较不考虑粘度变化时,流量脉动系数减小1.54%,压力脉动系数减小0.08%;考虑油液特征模型较不考虑时噪声增大了2.7d B。仿真与实验结果相吻合,为开展齿轮泵的非线性流体动力学及减振降噪等方面的研究提供了理论依据。