基于改进粒子群算法的内啮合齿轮泵优化设计

为减小内啮合齿轮泵的流量脉动,以PGH型渐开线内啮合齿轮泵为研究对象,建立流量脉动率和齿形参数的数学模型,分析了齿轮泵在外齿圈和小齿轮满足不同啮合关系时的瞬时流量,并据此建立齿轮泵的优化数学模型;将遗传算法中的遗传和变异操作引入到粒子群算法中得到改进粒子群算法,通过此算法对齿轮分度圆压力角、变位系数、齿顶高系数和齿数等参数进行优化,得到了齿轮泵流量脉动率最低时的齿形参数;通过Matlab仿真验证,结果表明:齿轮泵的流量脉动率和齿形参数呈非线性变化关系;在满足结构要求和合理传动等条件下,经过该方法优化以后,齿轮泵的流量脉动率降低了7. 27%,实现了内啮合齿轮泵流量脉动的降低。     

齿轮泵与齿轮马达的脉动差异性及其轻量化设计

为了明晰齿轮泵/齿轮马达输出量的脉动机理及其差异性,基于由性能到参数的逆向设计方法和渐开线齿廓的无根切特点,以最能反映输出脉动与困油等性能的重合度和轻量化效果的齿数为渐开线齿廓的构造变量,重点推导出无量纲节法线长度等齿廓参数式;据此,重构出齿轮泵输出流量和齿轮马达输出转速的脉动系数式;由许可脉动系数下的轻量化设计方法,确定出相应的最小重合度及其最少齿数。结果表明,重合度是影响脉动系数的关键参数,齿轮马达的转速脉动系数大于齿轮泵的流量脉动系数,重合度越大,脉动系数越小,脉动差异性越小,但困油负荷越大;重合度和齿数是影响轻量化效果的两个关键参数,重合度越大或齿数越少,轻量化效果越好;最小重合度由许可脉动系数唯一确定,最少齿数由最小重合度、许可齿顶压力角和许可齿顶圆心角等共同确定,从而完善了齿轮泵/齿轮马达就脉动系数方面的现有结论。     

基于Logix齿轮的多齿轮泵工作原理及流量特性分析

提出一种基于Logix齿轮的多齿轮泵,并讨论其流量特性。Logix齿轮的无根切最少齿数小,容易小型化,适合于齿轮泵的应用。用2个Logix齿轮构成二齿轮泵,则脉动比较大,难以实用化。用3个Logix齿轮依次啮合构成多齿轮泵,位于中间的齿轮作为主动轮,与两侧的从动轮构成2个子泵。通过合适的管道配流,可以使得多齿轮泵的流量增大1倍。多齿轮泵中,主动轮的齿数决定了多齿轮泵的流量脉动状况。主动轮的齿数为偶数情况下,子泵的流量变化情况相同,不能相互补偿,结果脉动与二齿轮泵相同;而主动轮的齿数为奇数情况下,子泵的流量变化能够相互补偿,脉动比二齿轮泵大大减小。     

外啮合齿轮泵的瞬时流量及脉动特性研究

采用控制体积方法,依据齿轮啮合原理将退出齿轮泵控制区域的容积分为两部分,一部分为齿轮渐开线所对应的容积,另一部分是由齿轮副啮合点沿啮合线运动所形成的容积,推导出外啮合齿轮泵的瞬时流量公式。并通过实例计算证明了卸荷槽对减少齿轮泵流量脉动的必要作用。最后讨论了齿轮模数、齿数、压力角及齿顶高系数等设计参数对齿轮泵的流量特性的影响。     

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。     

余弦齿轮泵的流量及其脉动特性分析

对外啮合余弦齿轮泵的瞬时流量及流量不均匀系数等公式进行了理论推导.运用Matiab软件对余弦齿轮泵的流量及脉动进行了计算及数值仿真.结果表明,与相同参数的渐开线齿轮泵相比,余弦齿轮泵的平均流量大,而流量脉动要明显小于渐开线齿轮泵,并随齿数的增多而逐渐减小.研究结果可为余弦齿轮泵的设计和推广应用提供依据.     

外啮合齿轮式机油泵流量脉动特性及影响因素分析

采用机油泵台架试验,分析了泵出压力对外啮合齿轮式机油泵流量脉动特性的影响,结果表明,机油泵的流量脉动系数随泵出压力的增加而减小。运用理论推导和模拟相结合的方法,考察了机油泵的异齿数、模数、压力角及端面间隙等参数对流量脉动的影响。分析表明,模数对机油泵的流量脉动无影响,压力角、异齿数和端面间隙是影响机油泵流量脉动的主要因素;随压力角的增大,流量脉动系数呈逐渐减小趋势。主动轮与从动轮齿数的增加,都有利于减小流量脉动系数,改善机油泵的流量脉动现象,其中,主动轮齿数对流量脉动的影响较大。机油泵的流量脉动系数随端面间隙的增大而有所减小。     

齿轮泵无困油摆线齿廓的逆向设计与低脉动措施

为解决齿轮泵困油现象和流量脉动大的结构性问题,基于摆线齿轮的传动优势和圆摆线的成形原理,以最能体现齿轮泵性能的齿数和滚圆半径系数为构造参数,以齿顶圆心角、齿顶半径系数和齿顶压力角为功能参数,逆向构建出重合度为1的摆线齿廓,并通过双齿轮副构造和脉动系数最小化的两大措施,解决了原有单一齿轮副流量脉动大的结构性问题。结果表明,摆线齿廓逆向设计方法简单、结果精准,能被一般工程技术人员直接采用;单一齿轮副的重合度为1,可确保齿轮泵的无困油现象;双齿轮副轴向π/齿数的错位装配易于实现,轴向综合重合度为2,可确保摆线齿轮副的传动平稳性;最小齿数为6且不存在根切现象,双齿轮副较单一齿轮副具有75%左右的脉动改善率,基于脉动最小化的最佳摆线齿廓参数可直接应用于生产实践。为摆线齿轮泵无困油低脉动的进一步研究与开发提供了理论基础。     

异齿数对外啮合齿轮泵流量特性的影响

从分析直齿外啮合齿轮泵的流量特性入手,采用扫过容积的方法,以主动齿轮的啮合半径为变量,建立异齿数下齿轮泵单齿流量脉动的平均流量、流量不均匀系数和流量脉动频率的公式.实例分析异齿数对流量特件的影响,并得出一些重要结论.     

影响外啮合齿轮泵流量特性的因素

流量脉动是影响外啮合齿轮泵流量特性的一个重要因素,减小流量脉动对提高外啮合齿轮泵的流量特性是很重要的.采用能量计算法得出了外啮合齿轮泵流量脉动的计算公式,从此公式中可看出影响流量脉动的因素很多,主要分析了变位系数、模数和齿数对外啮合齿轮泵流量脉动的影响,并给出了相应的近似计算公式.结果显示,模数对外啮合齿轮泵流量脉动率...     

高压叶片泵流量脉动CFD模拟

高压泵是液压系统中的核心设备,流量脉动是影响其输出稳定性的重要参数。针对液压系统双作用高压叶片泵,采用CFD方法对其内部流场进行了三维瞬态模拟,分析了不同工况对出口流量脉动及其性能的影响规律。结果表明：排油初期高压差的作用使得工作腔内会出现明显的回流现象,产生较高的流量脉动;随着叶顶间隙的增大,泵的流量脉动减小,但容积效率明显下降,间隙值为30μm时,容积效率仅为61.1%;流量脉动幅度随叶片数的增多而减小;吸液压力为0.1 MPa时的流量脉动率为0.2 MPa时的4.4倍,容积效率增大了5.6%。因此,提高吸液压力可以有效改善泵的流量脉动和容积效率。     

凸轮转子泵抽送不同浓度非牛顿流体的流场分析及对性能影响

为了探讨摆线型凸轮转子泵抽送粪污介质的性能变化和针对非牛顿流体类抽送的优化设计,以三叶摆线型凸轮转子泵作为研究对象,选取清水和浓度为6.87%,9.20%,12.15%的猪粪作为抽送介质,对凸轮转子泵进行三维非定常数值模拟,分析内部流场瞬态特性,预测其外特性。分析结果表明:在抽送清水和不同浓度的猪粪时,从泵腔的进口区域到出口区域的压力逐渐升高,随猪粪浓度增大,独立工作腔室的压力增大;抽送非牛顿流体时,间隙处因挤压而产生的速度激增,转子泵腔内的速度分布更加均匀;出口的压力脉动主频均出现在2倍叶频处,压力脉动幅值随猪粪浓度增大而减小;随猪粪浓度增大,出口流量、容积效率及水力效率增大,流量脉动系数减小,其性能优于抽送清水介质。研究为凸轮转子泵输送非牛顿流体时的优化设计奠定了基础。     

熔体齿轮泵流量特性的理论分析

普通齿轮泵流量品质差,径向力大,不宜在熔体挤出对流量品质要求高的场合中应用,提出了一种适用熔体挤出的齿轮泵。应用数学分析和举例进行MTLAB软件模拟的方法,理论分析了熔体齿轮泵在4种不同齿数特征条件下的啮合位移,叠加运动规律和相应条件下流量均匀性;利用MATLAB软件模拟4种齿数条件下,流量脉动系数相应的变化规律。结果表明:当主动轮齿数Z1=4k时,其流量脉动系数及流量脉动频率与普通外啮合齿轮泵相同;当主动轮齿数Z1=4k+1和Z1=4k+3时,其流量特性基本相同,并且其流量脉动系数较普通外啮合泵有明显提高,流量脉动频率大约是普通外啮合齿轮泵的8倍;当主动轮齿数Z1=4k+2时,其流量脉动系数较普通外啮合泵有明显提高,流量脉动频率大约是普通外啮合齿轮泵的2倍。     

变转速工况对直线共轭内啮合齿轮泵容积效率的影响

随着液压技术向高压化、轻量化、节能化发展,直线共轭内啮合齿轮泵因具有结构紧凑、流量脉动小、使用寿命长、噪声小等优点,其应用领域逐步扩大。随着内啮合齿轮泵使用转速的变化,其容积效率也出现变化,为了获得内啮合齿轮泵转速对其容积效率的影响规律,采用液压油、纯水两种介质,通过数值计算的方法,研究内啮合齿轮泵转子域空化特性、对比分析出口体积流率。结果表明：随着转速上升,内外齿啮合最小容积腔及吸油口处气相体积分数增加明显,易引起空化、气蚀,从而产生噪声、振动等问题;当转速过高时,介质中的气体析出明显,易出现吸空现象,导致齿轮泵容积效率降低,纯水介质比46#液压油介质下的齿轮泵容积效率更低。因此,要改善高转速工况下的齿轮泵容积效率,需优化内啮合齿轮泵进油口流道,增加入口压力,提升内啮合齿轮泵高转速工况下的综合性能。     

外啮合非对称齿轮泵工作原理及流量分析

以非对称齿轮泵为研究对象,以非对称齿轮泵工作原理为基础,主要探讨了工作侧压力角、齿数与流量及流量脉动之间的关系,为进一步研究非对称齿轮泵提供了理论依据。     

电静压系统用内啮合齿轮泵流量脉动特性

直线共轭内啮合齿轮泵工作噪声低且流量平稳,但关于其流量脉动的机理尤其是相关试验的研究较少。通过理论计算的方法,推导了直线共轭内啮合齿轮泵的瞬时流量计算公式、流量脉动率公式和困油腔的相对容积变化公式。利用三维流体动力学有限元仿真分析方法研究了困油腔的压力波动特性和泵出口的流量脉动特性。按照国际标准ISO 10767-1-2015规定的试验方法进行了泵出口流量脉动试验,试验测试某型排量10 mL/r的直线共轭内啮合齿轮泵在转速750 r/min和出口压力7.5 MPa的情况下,流量脉动率约为6.35%,流量脉动较小。     

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。