降低齿轮泵困油压力新方法的研究

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。通过对齿轮泵工作原理的分析，提出一种降低齿轮泵困油压力的新方法——卸荷降压槽法，并对其工作原理及作用进行了分析。卸荷降压槽适合于在小侧隙、无侧隙齿轮泵中与卸荷槽配合使用。     

高速齿轮泵渐开线型卸荷槽的设计与分析

因外啮合齿轮泵高速化下的困油卸荷需要,提出能够实现卸荷面积最大化且形状与齿廓一致的卸荷槽新的渐开线型式。针对现有的矩形卸荷槽型式,以小侧隙为例,通过所建立且被验证的困油模型,就困油压力峰值和困油本身的有效利用率两指标,进行渐开线型式和矩形型式下的仿真运算与分析比较。结果表明:案例参数下,渐开线型卸荷槽下的卸荷面积是矩形下的1.19~31.59倍;能极大地降低困油压力峰值和缓解困油现象,且提高了困油本身的有效利用率和泵的容积效率等。得出渐开线卸荷槽能够满足泵高速化下困油的卸荷需要。     

泵用门形顶隙与牙形槽的组合卸荷研究

为进一步提升高速齿轮泵困油的卸荷能力,提出了门形顶隙与牙形槽的新组合结构及各自的形位尺寸,并就传统的直顶隙与矩形槽的旧组合结构,进行卸荷面积和困油压力的实例比对。结果表明：新组合结构下的最大卸荷面积增加了140%,有效克服了最小困油容积附近的卸荷能力不足问题,且新组合的结构简单,加工容易。6000 r/min转速下困油压力的峰值增加率仅为4.3%,卸荷能力强,可视为无困油现象;而旧组合结构的峰值增加率高达40.3%,卸荷能力弱。     

齿轮泵高速困油研究及卸荷槽创新

为满足齿轮泵高速下困油的充分卸荷,基于同样的齿形参数和工况条件,先后进行了实验、仿真和理论分析。给出了新槽的形位及尺寸;进行了困油压力的实例运算。由实验、仿真和理论结果的一致性,说明了理论分析的正确性;在0. 03 mm小侧隙下,当转速分别为1 000 r/min、3 000 r/min、5 000 r/min时,新槽、矩形槽的压力峰值增加率分别为1. 75%、15. 00%、41. 5%和9. 50%、85. 00%、236. 25%,说明矩形槽能满足低速困油卸荷要求,新槽能满足中速困油卸荷要求;转速5 000 r/min和0. 2 mm大侧隙下,新槽的压力峰值增加率为22. 75%,说明能满足高速下的卸荷要求。     

齿轮泵卸荷槽设计的新方法

当代齿轮泵设计中,通过开设卸荷槽来缓解困油现象是设计工作者的常用手段。而困油面积的变化对卸荷槽的开设起着决定作用。以两个齿轮的压力角为变量,推导出了无侧隙齿轮泵单、双齿困油时的困油面积计算式,结合CAXA软件的使用,计算出了困油面积值;并通过Pro/E 5.0对齿轮泵困油面积进行虚拟测量,两者得到的数值进行比对,验证了计算式的可靠性。通过困油面积计算式可以找到双齿困油时,困油面积的最小位置,这是传统卸荷槽的开设位置。同时,提出了一种只在排油腔开设卸荷槽并配合轮齿卸荷降压槽使用的设计新方案,该方案将卸荷槽开设在单、双齿困油的临界位置,这个位置可以通过CAXA软件找到;通过Fluent12对泵内流场仿真,验证了该方案的可行性。     

齿轮泵困油现象的研究

齿轮泵的卸荷槽位置对齿轮泵的性能有着很大的影响。为了选定卸荷槽的最佳位置,必须弄清齿轮泵中的困油现象。在本研究中,主、从动齿轮轮齿表面困油空间的压力用一个特制的固定侧板,在侧板中安装一个小型半导体传感器进行测定。试验展示了卸荷槽位置、齿侧隙尺寸对压力升高量和性能的影响。通过试验,卸荷槽最佳位置就很清楚了。符号A——卸荷槽开口面积;B_(?)——卸荷槽的中心线到输出侧的距离;     

压力角对齿轮泵整体性能的耦合影响与分析

为挖掘压力角对齿轮泵整体性能的综合影响及分析，以20°标准压力角及25°大压力角和大侧隙齿轮副为例，在分析压力角对齿轮副传动平稳性、泵内密封、输出流量特性、泵轻量化效果等性能的基础上，重点分析大压力角对重迭系数和卸荷面积及其困油压力的综合影响。结果表明：相对于20°的标准压力角，25°时虽然重迭系数下降9.64%,流量脉动系数下降7.33%,单位排量泵体积下降0.37%,最大困油流量下降49.14%,但齿顶压力角增大10.58%,顶齿厚角下降16.36%,卸荷面积大幅下降69.20%,由此虽然明显改善了流量脉动，但是降低了传动平稳性和径向密封效果，且对泵的轻量化效果和困油现象的改善很小；轴向缝隙对困油现象的缓解效果更灵敏更明显；针对齿轮泵整体性能的改善而言，大压力角并非有效方案。     

双重卸荷槽——消除齿轮泵困油压力新方法的研究

本文分析了齿轮泵常规卸荷槽消除齿轮泵困油压力的设计局限性，提出能完全消除齿轮泵困油压力的双重卸荷槽，并分析其设计原理，同时介绍了其具体设计过程。并通过试验，对双重卸荷槽消除齿轮泵困油现象的效果进行了验证。     

大侧隙外啮合齿轮泵的困油特性和流量特性

以对称双矩形卸荷槽为例,基于泵排油区域封闭容积变化的精确计算和困油压力的仿真结果,给出了理想状态和实际状态下瞬时流量的计算公式,并就流量品质进行分析。结果表明:理想状态下,卸荷槽能有效改善泵的流量品质,平均流量提高了1.6%;流量不均匀系数降低了65.3%;实际状态下,卸荷槽同样能有效改善泵的流量品质,不过改善效果将有所下降;大侧隙时两困油区互为一体仅为一种粗略的近似;单齿啮合区间也会发生明显的困油现象等。得出困油现象仅限于双齿啮合的传统定义应予以修正,以及在流量计算中考虑困油压力很有必要的结论。     

Fluent12在齿轮泵流场仿真中的应用

基于Fluent12对齿轮泵的流场进行了仿真,并对齿轮泵的困油压力和泵腔内液体流速进行了分析,结果表明,液压油的高流速出现在进油口、出油口和困油区;增大齿隙或进一步缩小传统卸荷槽间距,可以缓解困油现象。     

无另置困油缓冲槽的轴向两段式齿轮泵

为解决齿轮泵现有另置困油缓冲槽所存在的问题，提出了一种具有两种重合度的轴向两段式齿轮泵，重合度大于1的齿轮段的困油负荷流量，由重合度为1的齿轮段的困油缓冲流量来平衡，从而实现困油现象的充分缓解。重点给出了重合度为1的齿轮段脱开缝隙的3D特征测量方法；由困油负荷流量等于困油缓冲流量，建立了困油压力式。最后，进行了实例演示和PumpLinx软件验证。结果表明，两段式齿宽比的灵活调整，弥补了现有另置缓冲槽不可调缓冲能力的不足，工况适用性强；考虑气穴压力的困油压力式，修正了困油膨胀时的负压情况，适用于任何结构下的困油压力计算。得出了该泵能有效缓解困油现象，而无需另置缓冲槽，且结构简单、加工方便的重要结论。     

液力自动变速箱内置齿轮泵卸荷槽优化设计

针对液力自动变速箱内置外啮合液压齿轮泵存在的困油现象进行分析。根据其为中心轮浮动式齿轮泵的特点,理论分析困油现象形成原因和困油过程,基于分析对齿轮泵卸荷槽的基本参数进行设计,并对齿轮泵卸荷槽的开设进行分析,设计齿轮泵偏置卸荷槽的最佳偏移位置。利用Solidworks建立齿轮泵三维模型,基于CFD进一步对比分析了无卸荷槽、对称开设卸荷槽、偏置开设卸荷等三种情况下的齿轮泵三维流场,分析结果表明偏置开设卸荷槽的齿轮泵能明显改善困油区的困油压力,有利于提高齿轮泵的容积效率。研究结果为此类齿轮泵困油现象解决提供参考依据。     

不同侧隙卸荷槽时齿轮泵理论流量的创新计算

为克服齿轮泵理论流量、排量及脉动系数计算方法的局限性与复杂性,从一个完整啮合齿面所产生的理论齿面流量入手,提出双卸荷槽间距内的理论齿面流量即为泵理论输出流量的新方法。以1.0和0.5代表侧隙的有和无,双卸荷槽对称线相对于齿轮副中心线的无量纲不对称宽度为变量,构建出理论输出流量特性的相关简洁式。结果表明：同等侧隙类型下无卸荷槽与单侧卸荷槽下的理论排量相同,有侧隙、单侧卸荷槽下的类型系数经典式确实有误;无侧隙、对称卸荷槽类型下的理论排量更大,流量脉动更小,但困油现象更严重;尤其单侧卸荷槽下的流量脉动很大和困油现象很严重,不建议采用等。本文提出的新方法原理更清晰,公式更简洁,结果更可靠,通用性更强。     

基于扫过面积法的齿轮泵卸荷面积计算

以小侧隙、矩形卸荷槽下的困油膨胀过程为例,依据扫过面积法的生成原理,通过啮合点和卸荷槽线与齿廓交点的动态计算,给出了卸荷面积计算的参数化精确模型。对计算结果进行虚拟验证,并分析了泵基本设计参数对卸荷面积的影响。结果表明:计算结果与虚拟测量值非常吻合,案例误差控制在3.86%左右,基于扫过面积法的卸荷面积计算方法正确;模数越大、齿数和变位系数越小,卸荷面积越大等,扫过面积法适用于任意侧隙值下的卸荷面积计算,且精确高效。     

困油对齿轮马达输出特性的影响与分析

为明晰齿轮马达的困油特点及其对输出转矩、输出转速的影响,依序从马达齿轮副的啮合与困油过程、齿面的介质压力分布、困油压力求解模型等3个方面,建立输出转矩、输出转速与困油压力的耦合计算公式,并进行了实例运算与结果分析.结果表明,膨胀的困油与注入介质、压缩的困油与释放介质通过卸荷槽的接通特点,决定了齿轮马达的困油现象较齿轮泵...     

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1000～4...     

自动变速箱内置式齿轮泵齿圈断裂的解决方法

为了解决无卸荷槽的内置式齿轮泵的齿圈断裂的问题,利用三维建模软件建立齿轮泵模型,通过FLUENT进行内部流场仿真,得到分别开设无卸荷槽、对称式卸荷槽和偏置式卸荷槽齿轮泵的最高困油压力值,并计算出3种泵的容积效率,验证了采用偏置式卸荷槽的泵能很好地解决困油问题且能提高泵的容积效率。通过计算设计出偏置卸荷槽的偏移位置,并进行样机试验验证。经比较试验结果与仿真结果相近,这为设计内置式齿轮泵提供了参考。     

外啮合齿轮泵困油历程的仿真研究

依据外啮合齿轮泵的困油原理，着重分析困油容积／困油压力与卸荷槽宽度及齿侧间隙之间的关系，据此建立其相应的微分方程组模型，利用现有的求解微分方程组软件模拟其动态历程。此类仿真数据结果对外啮合齿轮泵设计具有指导意义。     

四种齿轮泵的困油流量计算与分析

为探求四种常见齿轮泵困油特性的异同,针对有侧隙的困油过程,采用扫过面积法,分别建立出渐开线外啮合、渐开线内啮合、直线共轭内啮合以及摆线内啮合齿轮泵的困油流量随转角的计算公式,并对实例进行了计算和对结果进行了分析。结果表明,在案例参数下,渐开线外啮合齿轮泵的困油流量数量级为10-5,困油现象相对明显;内啮合齿轮泵的数量级为10-6,困油现象相对不明显;渐开线外啮合和摆线内啮合齿轮泵具有完全对称的困油容积;渐开线和直线共轭内啮合齿轮泵则具有不对称的困油容积,其压缩过程的区间长度大于膨胀过程的区间长度;内啮合泵的传动比越大,困油现象越不明显;齿形修正对困油流量的计算结果没有影响,但对最小困油容积的计算结果有影响等。得出了任何容积回转型齿轮泵均存在困油现象,只不过内啮合齿轮泵的困油现象较外啮合齿轮泵要轻微许多的结论。     

基于高困油性能的齿轮泵多目标优化设计

研究了解决齿轮泵高速化下困油压力缓解的优化设计。以模数、齿数和变位系数为优化变量,通过对最大困油流量和最大卸荷面积的分析,建立困油缓解的两大目标函数;结合泵现有针对流量脉动率和单位排量体积与径向力方面的要求,采用SUMT技术构建优化模型;就优化前后的不同结果,分别进行困油压力的仿真分析与验证。结果表明,模数越大,齿数和变位系数越小,最大卸荷面积越大,有利于困油现象的缓解;但齿数和变位系数越小,最大困油流量却越大,不利困油现象的缓解,存在一个优化的问题;案例优化前的仿真结果与测试结果比较吻合,误差控制在4.9%左右,说明了困油模型的可靠性;最大困油压力优化前后降低了65.41%,缓解效果明显。