四叶片差速泵的理论研究

提出了一种新型容积泵——四叶片差速泵,它主要由非圆齿轮驱动系统、泵壳及同轴安装于泵壳内的两个叶轮组成,利用不等速转动的两个叶轮叶片之间周期性张开、闭合来实现密闭容积变化进而完成排液及吸液过程,其两叶轮的张合运动分别由两对非圆齿轮驱动实现。研究了该泵的工作原理、驱动系统中非圆齿轮节曲线以及配液孔的设计方法,并提出了解决困液及叶片干涉问题的可行方案。     

叶片差速泵偏心圆-非圆齿轮驱动系统的研究

叶片差速泵是一种新型容积泵,它由偏心圆一非圆齿轮驱动系统、泵壳及同轴安装于泵壳内的两个叶轮组成,利用不等速转动的两个叶轮相邻叶片之间周期性张开、闭合来实现密闭容积变化进而完成排液及吸液过程,两叶轮的张合运动由两对偏心圆-非圆齿轮驱动实现。根据偏心圆-非圆齿轮传动的节曲线封闭条件,以及叶片闭合时偏心圆-非圆齿轮的转角关系求出偏心圆-非圆齿轮传动的相对偏心率ε和相对中心距d,进而设计出偏心圆-非圆齿轮的节曲线。通过偏心圆-非圆齿轮的传动分析,确定了叶片的理论最大张开角θmax、理论叶片角γ和配液孔的理论张角β。根据叶片差速泵工作时叶片不干涉条件和配液孔不连通条件确定了实际叶片角γ0和配液孔实际张角β0。     

转动导杆—齿轮机构驱动叶片差速泵

转动导杆机构具有把曲柄的匀速转动转换为导杆的非匀速转动的特性。利用这一特性,把两个转动导杆机构和齿轮机构组合形成了叶片差速泵的驱动系统。该驱动系统使同轴安装于泵壳内的两个叶轮周期性不等速转动,从而使两个叶轮的相邻叶片周期性张合,来实现密闭容积变化进而完成吸排液过程。转动导杆机构曲柄和导杆的回转中心距与曲柄长度的比值是影响泵的性能的一个关键参数。该值越大,泵的排量也越大,但是,随着此值增大,泵的流量脉动和驱动轴上的工作阻力矩波动也在加剧,使泵的工作性能降低。在实际设计中此值取0.3- 0．5比较适宜。     

变形偏心圆-非圆齿轮传动及其在叶片差速泵中的应用

偏心圆齿轮在非匀速运动的传动系统中有广泛的应用,但是,没有人使用过变形偏心圆齿轮。通过使偏心圆齿轮节曲线的极坐标方程的极角按整倍数缩小的方法获得了变形偏心圆齿轮节曲线的极坐标方程。变形偏心圆齿轮节曲线的形状随着偏心率的增大而变扁,随着偏心率的减小而趋向于圆。把两个完全相同的变形偏心圆齿轮分别以不同的安装角固连在同一轴上,使其分别与同轴安装的两个完全相同的非圆齿轮啮合传动。则这两对变形偏心圆非圆齿轮的传动比曲线为两条周期相同的曲线,其相位差为两个变形偏心圆齿轮安装角的差。这两条传动比曲线共有交点数为2×非圆齿轮叶数,相邻交点的距离都相等。根据变形偏心圆非圆齿轮传动的这种特性,把它用于叶片差速泵的驱动系统,使泵的两个叶轮周期性的不等速转动,使其相邻叶片周期性张开、闭合来实现密闭容积变化进而完成排液及吸液过程。     

万向节——齿轮机构驱动的叶片差速泵

万向节机构当其输入轴与输出轴的轴交角不等于零的时候,具有把输入轴的匀速转动转换为输出轴的非匀速转动的特性。利用这一特性,把两个万向节机构和圆柱齿轮机构组合形成了叶片差速泵的驱动系统。该驱动系统使同轴安装于泵壳内的两个叶轮周期性不等速转动,从而,使两个叶轮的相邻叶片周期性张合,来实现密闭容积变化进而完成吸排液过程。万向节机构的输入轴和输出轴的夹角是影响泵性能的一个关键参数。该角越大,泵的排量也越大,但是,随着此角增大,泵的流量脉动加剧,万向节传动效率降低,使泵的工作性能下降。在实际设计中此角取35°~50°比较适宜。     

基于最优线性分派法的叶片差速泵驱动系统方案设计与分析

结合非圆齿轮驱动式叶片差速泵的应用背景及其驱动原理,以叶轮叶片数为约束条件,提出非圆齿轮驱动式叶片差速泵驱动系统的多种设计方案。分析叶轮叶片数对叶片差速泵的排量、效率、振动噪声、流量脉动、叶片强度、工艺性等多个性能评价指标的影响。综合各评价指标,定义正、负理想方案,计算所提出的设计方案对正理想方案的贴近度。采用最优线性分派法对各驱动方案进行综合评价与选定,为后续叶片差速泵驱动系统的进一步设计提供依据。     

基于非圆齿轮驱动的恒流量高阶椭圆凸轮泵设计

凸轮泵是一种结构紧凑、无磨损且适用范围广的高性能容积泵。针对新式椭圆凸轮泵流量脉动大的性能缺陷,提出了基于非圆齿轮变速驱动的脉动平抑方法。在阐明高阶椭圆凸轮泵工作原理的基础上,建立了泵的瞬时流量公式,并分析了转子偏心率、阶数及长半轴长度对瞬时流量的影响;针对大脉动流量的成因,提出了基于非圆齿轮的平抑方案,根据瞬时流量公式反求出平抑用非圆齿轮的传动比,通过留数定理证明了非圆齿轮的封闭性,为该非圆齿轮的设计奠定理论基础。分析结果表明:非圆齿轮变速驱动的高阶椭圆凸轮泵可以实现恒流量输出,平抑齿轮和同步齿轮间的相位角误差是制约流量是否恒定的关键参数。     

转动导杆—齿轮式叶片差速泵驱动系统力学分析及实验研究

在分析转动导杆—齿轮式叶片差速泵驱动原理的基础上,进行其三维建模与结构设计,确定了转动导杆—齿轮式叶片差速泵驱动系统的技术参数,研制了其原理样机。建立转动导杆—齿轮式驱动系统力学模型,确定了其工作阻力矩的变化规律。构建了转动导杆—齿轮式叶片差速泵的原理样机实验平台,测试了其排液与困液状况。实验结果表明:转动导杆—齿轮式叶片差速泵能够实现排液与吸液,其驱动设计与结构设计正确。     

双转子活塞发动机功率传输系统理论研究

为大幅度提高活塞式发动机的功率密度,提出一种双转子活塞发动机,其功率传输系统主要由能量转换组件和差速驱动组件构成。能量转换组件包含气缸体以及同轴交叉安装在气缸体中的两个转子,转子上均布有多个叶片活塞,两组叶片活塞在气缸体内相互间隔,与气缸体共同形成多个密闭的独立工作腔。差速驱动组件利用内摆线机构和曲柄摇杆机构组合而成,并负责约束气缸中的两个转子以周期性波动的角速度作差速转动,使得工作腔容积周期性地增大、减小。研究该发动机的构成及工作原理,得出发动机能量转换组件部分的基本几何关系及进、压、爆、排条件,推导出发动机排量和瞬时流量的计算公式,建立差速驱动组件部分的运动学模型并进行分析。分析结果表明,由于具备在主轴旋转一周过程中的较多的做功次数和动态扩容等特点,双转子活塞发动机理论上将比现有活塞式发动机的排量更大、功率密度更高、运转更为平稳。     

径向间隙及叶片型线对液环泵性能影响的分析

采用欧拉气液两相流动模型对液环真空泵内部三维非稳态气液两相流动进行数值模拟,通过数值模拟研究叶轮与壳体间的径向间隙及叶片型线对液环泵性能的影响,分析了液环泵内液相能量转换的规律,分析了前弯、后弯及直叶片不同叶片型线液环泵性能曲线,分析了叶轮径向间隙对液环泵性能的影响。数值模拟结果表明后弯叶片、径向直叶片和前弯叶片下液环泵的极限真空度和最大流量依次递增;随着叶轮径向间隙的减小,液环泵的极限真空度和最大流量逐渐增大。为液环泵的性能优化研究提供了理论依据。     

离心式固液两相流泵叶片形状对流体动力特性影响的研究

给出了考虑离心力作用时的叶片近壁表面固液两相流体粘性流动的分析方法,以实泵为例从理论上分析和阐述了叶片形状对流体的动力特性的影响,并通过对比试验对其进行了验证。明确了这种影响主要体现在三个方面,即泵的水力效率及其动力性能和理论扬程。同时给出了叶片型线的优劣评价依据和如何实现或获得一条合理叶片型线的方法。所得结论对离心式固液两相流泵叶片型线的选型和设计具有指导意义。     

基于喉部参数控制的离心泵导叶扩散度研究

为研究导叶扩散段无量纲参数对离心泵水力性能的影响,通过控制导叶喉部参数设计出5种导叶扩散度方案,采用雷诺时均N-S方程和RNGκ-ε湍流模型对离心泵进行全流场计算,对比分析了不同扩散度方案对上游叶轮、导叶本身以及下游压水室水力性能的影响,并验证了数值分析的可靠性.研究表明:导叶扩散度对上游叶轮水力性能较大,叶轮效率随导...     

二元单叶片泵叶轮水力径向力的计算方法

对单流道泵的物理模型进行了简化，建立了二元单叶片泵内部流动计算的数学模型，采用势流边界元解法，数值模拟了泵内流动，进一步计算了叶片表面压力，从而求解出叶轮上所受的水力径向力，对克服泵的动不平衡具有指导意义。     

刚性转子式叶片泵最佳过渡曲线的研究

指出了常见过渡曲线存在的问题及其对叶片泵性能的影响,根据叶片泵最佳过渡曲线满足的条件,在系统分析的基础上得出刚性转子式叶片泵最佳过渡曲线方程。通过噪声和振动实验验证该定子过渡曲线优于目前刚性转子式叶片泵的过渡曲线,对研制高性能刚性转子式叶片泵结构理论有参考价值。     

叶片泵常见故障分析

叶片泵结构简单、小巧，常用于机床的润滑液系统中。本文介绍了叶片泵的常见结构和工作原理。分析了叶片泵的常见故障。给出了维修实例，该维修实例验证了常见故障的分析和排除方法，为叶片泵常见故障的维修提供途径。     

Numerical simulation of water flow in an axial flow pump with adjustable guide vanes

A new adjustable guide vane (AGV) is proposed in this paper. This vane can reduce hydraulic losses and improve the performance of an axial flow pump. The formula of AGV adjustment was obtained after theoretical analysis. The fluid flow inside the axial flow pump with a fixed guide vane and adjustable guide vane was simulated. The calculated Q-H curves for the fixed guide vane agreed well with the experimental ones. The results show that the attack angle and flow separation have an important contribution to the vortices which create hydraulic losses in the guide vane channel. The AGV can decrease hydraulic losses and significantly enhance the pump head and efficiency by changing the guide vane angle.     

新型双作用叶片式海水泵

由于海水中存在细小的固体粉砂以及海水强烈的腐蚀性和较差的润滑性,会对叶片式海水泵内部相互接触的摩擦表面形成较大的磨损与腐蚀,大大降低叶片泵的使用寿命。针对上述问题,提出了一种新型结构的叶片泵,该设计减少了叶片表面接触的摩擦副,改善了叶片的受力状况。本研究对该叶片泵的组成结构和工作原理进行了概述,计算了泵的排量和叶片受力,为进一步的研究提供了很好的理论基础。     

考虑叶片-定子副动压效应的高压叶片泵叶片优化研究

考虑叶片-定子副之间的动压效应,研究了叶片结构参数对叶片泵工作性能的影响,针对不同参数的叶片,采用ADAMS和Fluent软件对高压叶片泵叶片-定子副进行了动力学、流体动压仿真分析和模态分析。以S25VQH子母叶片泵为研究对象,详细分析了叶片结构参数对叶片-定子副之间相互作用力、叶片-定子副之间动压和振动噪声的影响规律。结果表明,优化后的叶片结构使得叶片-定子副之间相互作用力减小,叶片-定子副之间动压和固有频率显著增加;减小了叶片-定子副之间的摩擦磨损和振动噪声,一定程度上延长叶片泵使用寿命。最后,进行了综合台架实验,实验结果与仿真分析结果具有较好的一致性,验证了仿真结果的正确性。     

装载机用高压叶片泵失效机理研究

为延长装载机用叶片泵使用寿命,运用热切油膜理论研究叶片泵转子与定子摩擦副失效机理,提出叶片泵轴向间隙参数化设计方法。针对装载机用高压叶片泵浮动侧板磨损严重问题,以某型号装载机液压系统中高压叶片泵为研究对象,建立定子与转子间摩擦副数学模型,计算油膜温升改进叶片泵轴向间隙,完善叶片泵结构设计。试验数据表明,改进叶片泵轴向间隙后,该型号装载机叶片泵使用寿命满足设计要求。该研究为高压叶片泵摩擦副失效机理研究提供了理论依据。