叠齿异步齿轮消除齿轮泵困油现象的研究

由于外啮合齿轮泵的工作原理导致困油现象产生,直接影响齿轮泵的使用寿命和运行中的稳定性。简要概述了齿轮泵产生困油现象的主要原因,综述了解决齿轮泵困油现象的主要方法,并通过Pro/E对其困油容积进行了虚拟测量,得出泵内齿轮啮合运转时困油容积的体积变化。合理地解决齿轮泵困油容积的体积变化就能消除困油现象。基于此种解决途径,提出一种双齿轮非同步运转方法,以解决齿轮泵困油现象。     

斜齿齿轮泵卸荷槽与齿斜角的计算

一困油容积的计算齿轮泵按齿形分类,可分为直齿齿轮泵,斜齿齿轮泵,人字齿齿轮泵及特殊齿形齿轮泵等。同直齿齿轮泵相比,由于斜齿齿轮泵输出流量均匀,压力波动小,因此在许多液压设备中也有不少应用。象直齿齿轮泵一样,斜齿齿轮泵的重叠系数ε通常大于1(ε>1),因此在其相啮合的两齿之间所封闭的容积部分,会产生困油现象(图1)。在啮合过程中,该容积首先逐渐减小(受压缩),而后又逐渐增大(膨胀)。困油容积的压缩量ΔV_1和膨胀量ΔV_2分别按下式计算:     

基于困油容积的外啮合齿轮泵困油现象的研究

外啮合齿轮泵具有结构简单、质量轻、可靠性强等特点,被广泛用于液压设备中。但由于泵体结构和工作原理导致困油现象,严重影响着齿轮泵的工作效率和稳定性。对齿轮泵的困油现象以及现有的解决方法进行简要阐述,仿真分析了齿轮泵的压力分布情况,详细研究了齿轮泵运转过程中困油容积的变化情况,在此基础上提出一种新方法,以求更好地解决齿轮泵的困油问题。     

外啮合齿轮泵侧板平衡槽优化设计

通过研究外啮合齿轮泵输出流量以及从动轮所受液压力与平衡槽的关系,得出平衡槽的最佳尺寸。从而在保证齿轮泵容积效率的基础上,减小齿轮泵的困油现象和流量脉动。以某型号的高压齿轮泵为研究对象,通过建立理论公式求出齿轮泵所受的液压力;建立CFD模型,通过流体仿真得到液压力与出口流量;最后通过对比得出齿轮泵侧板的最佳角度、最佳深度和最佳宽度。     

变位系数对渐开线内啮合齿轮泵困油容积和流量脉动特性的影响

合理地选取齿轮的变位系数,是降低困油容积和流量脉动的有效措施。为具体分析变位系数对内啮合齿轮泵困油容积和流量脉动系数的影响,根据啮合定理建立渐开线内啮合齿轮泵的数值模型,采用扫过面积法求解内啮合齿轮泵的困油容积和瞬时流量,并分析困油容积和流量脉动随变位系数变化所受到的影响。结果表明：在其他参数保持不变的情况下,总变位系数不变时,随着小齿轮变位系数的增大,困油容积先减小后增大,瞬时流量逐渐增大,流量脉动率减小。     

直线共轭内啮合齿轮泵流量脉动特性研究

基于面积扫过法计算直线共轭内啮合齿轮泵理论瞬时流量,得到啮合点位置与泵瞬时流量的对应关系,进而求得泵几何流量脉动。产生困油容腔是泵实际运行过程中普遍存在的现象,也是影响泵出口流量平稳性的关键因素。对直线共轭内啮合齿轮泵运行过程进行分析,依据控制容积法将内部流道划分为吸油容腔、排油容腔、齿轮齿间容腔、齿圈齿间容腔和困油容腔。建立直线共轭内啮合齿轮泵AMESim仿真模型,并对泵内部流体运动状态进行分析及仿真验证。结果表明:加入困油容腔的子模型后,该模型能够反映泵实际运行中因困油容腔的产生导致的瞬时流量突变;仿真模型的流量脉动率为2.29%,高于几何流量脉动率(1.71%)。研究结果揭示了泵流量脉动的产生原因及变化规律,为直线共轭内啮合齿轮泵流动特性研究及优化设计工作提供了参考。     

变量齿轮泵的新机制研究与微圆槽的卸荷能力分析

为实现功率和排量的同步变化以节省资源,提出一款齿轮泵变量的新机构,该机构原理简单,由变量弹簧力和高压油压力的动态平衡驱动齿轮副有效啮合宽度的自动变化,从而实现泵功率和排量随有效啮合宽度的同步变化;并就其困油性能与困油卸荷进行深入研究和分析,提出具有微圆结构的卸荷槽;最后,进行实例运算和分析。结果表明:微圆卸荷槽具有更大的卸荷面积和卸荷能力;有效啮合宽度越小,困油压力峰值越小,困油性能越好;反之,困油性能越差,但影响不大。     

基于流场的外啮合齿轮泵径向力计算

针对某型外啮合齿轮泵噪声大、轴承磨损严重等问题,基于三维设计和流场仿真软件对卸荷槽进行了改进设计,直接求解出了困油容积及其压力变化和旋转过程中齿轮泵内部流场,通过对齿轮表面流场压力进行积分获得了卸荷槽改进前后齿轮泵径向力的变化规律.结果表明:改进卸荷槽后齿轮泵径向力最大值和平均值分别降为原齿轮泵的51%和76.5%,困油现象加剧径向力主要表现在两齿轮中心线方向的分力上.文中研究内容亦为齿轮泵优化设计提供了一种数值计算方法.     

阻尼孔在内啮合齿轮泵浮动侧板中的应用研究

研究阻尼孔在内啮合齿轮泵浮动侧板中的作用及对其结构进行优化设计.分析内啮合齿轮泵困油产生的原因及困油发生的位置.将耳形槽出油孔设为阻尼孔,通过对浮动侧板背压腔中进油孔和出油孔圆心位置的分析以及不同阻尼孔直径时耳形槽内压强的仿真,优化侧板的结构,不但使侧板工作的稳定性增强,而且降低齿轮啮合的困油和空穴程度,提高了内啮合齿轮泵的性能.     

进一步探究外啮合齿轮泵产生噪声和振动的机理及解决方法

外啮合齿轮泵产生噪声时基本上都伴有振动,而外啮合齿轮泵产生噪声和振动是限制外啮合齿轮泵的进一步发展的主要原因.本文通过对外啮合齿轮泵的进一步探究,找出了外啮合齿轮泵噪声和振动六种原因产生的机理,并进一步有针对性地设计出了降低外啮合齿轮泵噪声和振动现象的特殊结构,不但有效地降低了噪声和振动现象,而且还提高了外啮合齿轮泵的容积效率,为今后设计高质量的低噪声和振动的外啮合齿轮泵提供一条新途径.     

泵用双斜型卸荷槽及困油性能分析

为满足渐开线外啮合齿轮泵困油卸荷之需要,提出了一种具有更大卸荷面积、易加工的双斜型卸荷槽。基于常用的矩形卸荷槽,针对双齿啮合区与单齿啮合区之间不同的困油特点和卸荷措施,首先给出了双斜型卸荷槽的结构和形位设计;其次,由三维模型旋转面积的测量方法,得到一个困油周期内的卸荷面积,最后通过所建立的困油模型,进行双斜型、矩形卸荷槽下两类区域内的困油压力仿真。结果表明:双斜型较矩形能大幅提升卸荷面积,其中,双区的最大卸荷面积提升1.17倍,单区提升11.7倍;最大困油压力峰值,双区降低46.2%,对排油压力仅增加4.3%;单区则降低60.2%和仅增加1.6%,可视为无困油现象;双斜型两侧的型线轮廓,均由5个直线段和3个?2.0 mm圆弧段组成,结构简单、易加工等。为卸荷槽创新提供一种新的途径。     

齿轮泵的困油研究

在齿轮泵中,常在侧板上开卸荷槽以避免困油,卸荷槽的位置对齿轮泵的性能有很大的影响。然而,关于卸荷槽的位置还未给出一个确定的设计准则。为了确定卸荷槽的位置,必须弄清楚齿轮泵工作中的困油现象。在本研究中,用一个特制的固定侧板型外啮合齿轮泵作被试件,通过其上安装的半导体型压力传感器测量了主动齿轮和从动齿轮所形成的困油区中的压力。试验揭示了卸荷槽的位置和侧隙尺寸对困油区中的压力上升幅值和泵的性能的影     

泵高速用平底直U形卸荷槽的研究与分析

为解决高速齿轮泵困油的卸荷问题,提出了一款极易加工的平底直U形卸荷槽及形位尺寸;并与传统的矩形卸荷槽进行卸荷面积和困油压力的实例对比。结果表明:U形最大卸荷面积增加了13.5%,能有效解决最小困油容积附近的卸荷能力不足问题,且其结构与加工简单;在8 000 r/min高转速下, U形卸荷槽困油的压力峰值增加率为15.9%,压力谷值为-0.26 MPa,其困油现象相对轻微;而矩形卸荷槽的压力峰值增加率和压力谷值分别为25.1%和-0.61 MPa,其困油现象相对严重。     

基于振动与流场耦合齿轮泵困油现象分析

为了解决困油现象的历程和困油压力对齿轮泵工作状态的影响,根据困油条件下齿轮泵齿轮的振动模型,由内部流场数值分析,将困油压力作为耦合的条件,建立了困油条件下的齿轮副振动和内部流场耦合的动态模型,并通过对模型解耦,分析困油压力对齿轮副振动的影响以及困油压力的具体表现形式。通过齿轮泵内部流场进行仿真,和对通过传感器采集的振动信号处理分析,明确了困油压力的大小及位置和困油产生冲击的程度,表明所建耦合模型正确可靠,能够用于困油压力预测、振动冲击分析与困油历程的仿真分析。     

齿轮泵困油现象解决方法的探讨

困油现象是由齿轮泵自身工作原理造成的,它直接影响着齿轮泵的工作性能及寿命.本文通过对斜齿齿轮泵工作原理的分析,提出一种降低斜齿齿轮泵困油现象的新方法--重合度法,并对斜齿齿轮泵无困油重合度进行了分析,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.     

泵高速用端楔主环形新槽及卸荷能力研究

为满足齿轮泵高速下的困油卸荷需要,提出一种新的卸荷面积更大、加工更简单的端楔主环形的新卸荷槽。基于齿轮泵的小侧隙困油卸荷原理,给出该槽的结构与尺寸;由三维模型的面积测量方法,测出一个困油周期内若干啮合位置处的卸荷面积;由所建立且被验证的困油压力模型,计算新槽、矩/圆形旧槽在3 000 r/min常速下及新槽在6 000 r/min高速、9 000 r/min超高速下的困油压力。结果表明:新槽的全程卸荷能力强,其中,主环形段的最大卸荷面积较矩、圆形卸荷槽分别增加31%、165%,端楔段的卸荷面积具有近似的直线特征,符合困油流量的线性卸荷要求;新槽常速、高速、超高速下的困油压力峰值使得出口压力分别增加2%、7.7%、14%,困油冲击小;困油压力谷值分别为0.03、-0.22、-0.61 MPa,高速下能避免气穴现象的发生,超高速下须结合较大的侧隙卸荷,方能满足气穴性能的要求等。得出楔环形槽能满足泵高速化下的卸荷要求,且结构简单、易加工。     

一种异齿数齿轮泵的困油分析

分析具有3个从动轮的异齿数齿轮泵的结构原理;采用扫过容积法,以主动齿轮的转角为变量,建立该异齿数齿轮泵困油体积的计算式,利用相关软件描述具有较小流量脉动率的齿轮泵在3个位置的困油体积变化情况,为卸荷槽的开设及配流盘的设计提供依据。     

齿轮泵入口侧的空化性能研究与分析

为有效避免齿轮泵吸油腔内的空化现象,基于扫过面积法,以主、从动齿轮上的两条啮合半径为边界,构建包含啮合点和啮合半径在内的密闭空间吸油腔,并推导出对应的体积变化率;基于困油的充分卸荷,依据吸油腔的体积变化率等于与腔外的交换流量,推导吸油腔内介质动态压力及其最小值的计算公式,并建立避免空化现象的判别式,进行实例运算和结果分析。结果表明:啮合位置的变化,导致了吸油腔内介质压力的动态变化;节点啮合位置处,压力取最小值;入口半径是有效避免空化现象的主要因素等,其正确选择能有效避免空化现象。计算最小压力时考虑了众多因素,为齿轮泵后续进一步提高空化性能的研究提供了理论基础。     

齿轮泵的困油冲击与啮合重叠系数关系

理论分析表明,齿轮泵的困油现象主要同啮进重叠系数ε_1有关,通过分析,合理地选择ε_1,就可避免因困油作用而造成的压力冲击,因而大大消减油泵的振动和噪声。     

基于CFD的齿轮泵流场解析

卸荷槽的设计是外啮合齿轮泵设计中最重要的部分之一,卸荷槽设计是否合理直接关系到齿轮泵的工作性能和使用寿命。以CBG型齿轮泵为研究对象,运用CFD技术进行流场解析,仿真研究了卸荷槽结构参数和不可控因素对困油压力的影响。结果表明:齿轮泵困油区压力影响因素较多,需要结合卸荷槽结构参数和环境性能参数综合考虑,为卸荷槽的优化设计提供参考。