QX型直线共轭内啮合齿轮泵研制
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直线共轭内啮合齿轮泵流量脉动特性研究直线共轭内啮合齿轮泵是流体传动领域中常用的一种泵类。
其特点是结构紧凑、工作可靠稳定、体积小、噪音低等优点,广泛应用于工业领域中。
然而,由于泵内啮合齿轮间存在微小间隙以及齿轮本身的制造与装配误差等因素的影响,直线共轭内啮合齿轮泵在工作过程中难以避免地产生流量脉动现象。
流量脉动会导致泵泵送流体时流量的不稳定性,降低泵的工作效率,同时还会引起振动和噪声问题。
因此,研究直线共轭内啮合齿轮泵的流量脉动特性具有重要的理论意义和实际应用价值。
为了研究直线共轭内啮合齿轮泵的流量脉动特性,首先需要建立泵的数学模型。
根据流体力学理论和齿轮啮合原理,可以得到直线共轭内啮合齿轮泵的连续运动动态方程和连续流体力学方程,通过进行合理的假设和简化,可以将其简化为一组求解过程较为简单的动态方程和流体力学方程。
通过数值计算方法,可以获得泵内流体在不同工况下的压力、速度、流量等相关参数,从而进一步研究其流量脉动特性。
在研究过程中,需要分析直线共轭内啮合齿轮泵内流体的流动规律。
由于齿轮的轴向运动和旋转运动的结合,泵内流体呈现出复杂的运动状态。
通过数值计算和仿真模拟,可以观察到流体在齿轮间的啮合区域内产生挤压和吸入现象,导致流体的压力和速度发生波动,这就是流量脉动的主要原因。
同时,分析齿轮的制造与装配误差对流量脉动的影响也是研究的重点之一。
为了进一步了解流量脉动的特性,可以通过设计实验进行验证。
在实验中,可以选取不同转速、不同工况下的直线共轭内啮合齿轮泵进行测试,并同时记录流量脉动的数据。
通过分析实验数据,可以得到直线共轭内啮合齿轮泵在不同工况下的流量脉动特性,形成流量脉动的特征曲线。
同时,还可以通过调整齿轮的加工工艺和装配精度,来探究其对流量脉动的改善作用,从而为直线共轭内啮合齿轮泵的设计和制造提供指导。
综上所述,直线共轭内啮合齿轮泵的流量脉动特性是一个复杂而重要的研究课题。
通过建立泵的数学模型、分析流体的流动规律、设计实验进行验证,可以深入研究直线共轭内啮合齿轮泵流量脉动的特性,为其优化设计和应用提供理论依据和技术支持。
2021年5月第49卷第9期机床与液压MACHINETOOL&HYDRAULICSMay2021Vol 49No 9DOI:10.3969/j issn 1001-3881 2021 09 032本文引用格式:宣元,何琳,陈宗斌.直线共轭内啮合齿轮泵流量脉动特性研究[J].机床与液压,2021,49(9):171-176.XUANYuan,HELin,CHENZongbin.Researchonflowfluctuationcharacteristicsoflinearconjugatedinternalgearpump[J].MachineTool&Hydraulics,2021,49(9):171-176.收稿日期:2020-01-18基金项目:国防科技重点实验室基金项目(6142204180301)作者简介:宣元(1992 ),男,博士研究生,研究方向为电液一体化技术㊂E-mail:1160068769@qq com㊂通信作者:陈宗斌(1992 ),男,博士,助理研究员,主要研究方向为电液一体化技术㊂E-mail:czb199268@163 com㊂直线共轭内啮合齿轮泵流量脉动特性研究宣元1,2,何琳1,2,陈宗斌1,2(1 海军工程大学振动与噪声研究所,湖北武汉430033;2 海军工程大学船舶振动噪声国家重点实验室,湖北武汉430033)摘要: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㊂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㊂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㊁排油容腔㊁齿轮齿间容腔㊁齿圈齿间容腔和困油容腔㊂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㊂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%)㊂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㊂关键词:直线共轭内啮合齿轮泵;容腔模型;AMESim仿真;流量脉动中图分类号:TH137ResearchonFlowFluctuationCharacteristicsofLinearConjugatedInternalGearPumpXUANYuan1,2,HELin1,2,CHENZongbin1,2(1 InstitutionofVibration&Noise,NavalUniversityofEngineering,WuhanHubei430033,China;2 NationalKeyLaboratoryofShipVibration&Noise,NavalUniversityofEngineering,WuhanHubei430033,China)Abstract:Theoreticalinstantaneousflowofthelinearconjugatedinternalgearpumpwascalculatedbasedontheareasweepmethod,thecorrespondingrelationshipbetweenthepositionofthemeshingpointandtheinstantaneousflowofthepumpwasobtained,andthenthegeometricflowrippleofthepumpwascalculated.Theoccurrenceoftrappedoilchamberisacommonphenomenonduringtheactualoperationprocessofthepump,anditisalsoakeyfactoraffectingthesmoothnessofthepumpoutletflow.Theoperationprocessofthelinearconjugateinternalgearpumpwasanalyzed,theinternalflowchannelwasdividedintosuctionchamber,oildis⁃chargechamber,gearintergradechamber,gearringintergradechamber,andtrappedoilchamberaccordingtothecontrolvolumemethod.TheAMESimsimulationmodelofthelinearconjugatedinternalgearpumpwasestablished,andanalysisandsimulationverifi⁃cationforthefluidmovementstatusinsidethepumpwerecarriedout.Theresultsshowthatthemodelcanreflecttheinstantaneousflowmutationcausedbytheoccurrenceoftrappedoilchamberintheactualoperationofthepump;theflowripplerateofthesimulationmodelis2 29%,higherthanthegeometricflowrippleratewhichis1 71%.Theresearchresultrevealsthecauseandchangingrulesofthepumpflowripple,andprovidesareferencefortheflowcharacteristicsresearchandoptimizationdesignoflinearconjugateinter⁃nalgearpump.Keywords:Linearconjugatedinternalgearpump;Chambermodel;AMESimsimulation;Flowripple0㊀前言液压泵是液压系统的核心动力部件,具有功率密度大㊁可靠性高的特点,在舰船液压系统中广泛应用㊂ 液压泵出口瞬时流量不均匀性引起的流量脉动,经出口管路负载激励产生压力脉动并沿管道传递至全船液压系统,是液压系统的主要振动噪声源[1]㊂随着舰船航行阶段对低振动噪声需求的不断提高,液压泵出口流量脉动特性分析及量级评估逐渐受到研究人员的重视㊂国内外学者对液压泵出口流量脉动特性进行的研究主要集中于柱塞泵和渐开线齿轮泵㊂MANRING等[2-3]对柱塞泵流量脉动数学模型进行了详细推导,按照各柱塞腔与配流盘进出口分段建模,仿真得到了柱塞泵出口流量脉动特性㊂孙涛等人[4]建立了燃料柱塞泵流动特性AMESim模型,仿真得到了能削除柱塞腔瞬时尖峰压力且对泵出口流量特性无影响的错配角关系,通过实际测试验证了模型的准确性㊂VACCA等[5-7]分别采用集中参数方法和分布参数方法对渐开线外啮合齿轮泵建立了AMESim模型,仿真得到了泵流量㊁压力特性,进一步分析了不同齿形参数对泵出口瞬时流量的影响㊂吴晓明等[8]对渐开线内啮合齿轮泵的压力流量特性进行了仿真分析,分别建立了流量子模型和齿轮径向压力子模型,详细分析了流量㊁压力以及齿轮径向力的周期性变化规律㊂目前对于直线共轭内啮合齿轮泵的研究主要集中于齿形设计,魏伟锋等[9]利用齿廓法线反转法求解直线共轭的数学模型,建立流量脉动及困油特性数学模型,结果表明该类泵具有流量脉动小㊁不易困油等优势㊂由于液压泵流量脉动难以直接测试得到,对于液压泵流量脉动特性研究大多基于理论推导及仿真模型展开㊂柱塞泵和渐开线外啮合齿轮泵的流量脉动理论模型已较为丰富,而直线共轭内啮合齿轮泵由于其齿轮齿圈啮合关系复杂,理论研究起步较晚,尚不存在成熟的泵出口流量脉动模型㊂本文作者针对直线共轭内啮合齿轮泵,基于面积扫过法推导得到泵出口理论排量及几何流量脉动率,进一步通过集中参数法建立泵AMESim仿真模型,将泵内部流道视作多个连通的容腔,分别建立吸油容腔子模型㊁排油容腔子模型㊁齿轮齿间容腔子模型㊁齿圈齿间容腔子模型和困油容腔子模型,分析泵出口流量脉动影响因素及变化规律㊂1 直线共轭内啮合齿轮泵数值模型直线共轭内啮合齿轮泵采用一对特殊的内啮合齿轮副,齿轮齿廓为直线㊁齿圈齿廓为其共轭曲线,齿轮齿圈间通过月牙板隔开,形成动密封防止高低压腔连通㊂在直线共轭内啮合齿轮泵运行过程中,齿轮为主动轮,带动齿圈作同方向转动运动㊂吸油腔封闭容积逐渐变大,形成局部负压将油液吸入泵体;排油腔封闭容积逐渐变小,将油液压出泵体㊂齿轮连续转动,直线共轭内啮合齿轮泵连续进行吸㊁排油运动㊂1 1㊀瞬时流量计算直线共轭内啮合齿轮泵齿轮㊁齿圈及月牙板的外包络线如图1所示㊂齿轮逆时针转动,排油腔由齿轮齿顶圆K1㊁齿圈齿顶圆K2㊁啮合点M和月牙板间多段齿廓曲线组成,K1M齿廓和K2M齿廓转动导致排油腔容积不断压缩,使油液排出㊂面积扫过法是推导内啮合齿轮泵瞬时流量特性的常用方法㊂当齿轮逆时针转过角度φ1时,齿圈对应转过角度φ2,齿轮齿廓转动导致排油腔减少的容积为dV1=B2㊃(r2a1-R21)dφ1(1)图1㊀直线共轭内啮合齿轮泵截面同时,齿圈齿廓转动导致排油腔减少的容积为dV2=B2㊃(R22-r2a2)dφ2(2)式中:B为齿轮厚,mm;ra1为齿轮齿顶圆半径,mm;ra2为齿圈齿顶圆半径,mm;R1为齿轮啮合点半径,mm;R2为齿圈啮合点半径,mm㊂联立式(1)㊁式(2),得到对应齿轮转过角度dφ1时,泵排油腔容积变化:dV=Br2a1-R212dφ1+z1z2㊃R22-r2a22dφ1æèçöø÷(3)式中:z1为齿轮齿数;z2为齿圈齿数㊂令齿数比i=z1/z2,有:dV=Br2a1-R212dφ1+i㊃R22-r2a22dφ1æèçöø÷(4)在直线共轭内啮合齿轮泵连续转动中,随着每一对齿不断进入啮合,啮合点位置呈周期性变化,即dV呈周期性变化㊂这导致了泵连续排油时存在几何流量脉动,流量脉动与啮合点半径直接相关㊂如图2所示几何关系,当齿轮位于初始位置时,齿轮啮合点半径为R1=h2sin2β+r21cos2β(5)齿圈啮合点半径为R2=(h+a)2sin2β+r22cos2β(6)式中:β为齿轮齿形半角;r1为齿轮节圆半径,mm;r2为齿圈节圆半径,mm;h为齿轮齿廓直线截距,mm;a为齿轮齿圈中心距,mm㊂当齿轮逆时针转过角度φ1时,啮合点沿齿轮齿廓线上移,有:R1=h2sin2(β-φ1)+r21cos2(β-φ1)(7)R2=(h+a)2sin2(β-φ1)+r22cos2(β-φ1)(8)㊃271㊃机床与液压第49卷将式(7)㊁式(8)代入式(4),得到泵排油腔容积变化关系为dV=B2{[r2a1-h2sin2(β-φ1)-r21cos2(β-φ1)]dφ1+i㊃[(h+a)2sin2(β-φ1)+r22cos2(β-φ1)-r2a2]dφ1}(9)将式(9)两边同时除以dt,得到直线共轭内啮合齿轮泵理论瞬时流量q为q=π106Bω{[r2a1-h2sin2(β-φ1)-r21cos2(β-φ1)]+i㊃[(h+a)2sin2(β-φ1)+r22cos2(β-φ1)-r2a2]}(10)式中:ω为齿轮转动角速度,rad/s㊂图2㊀初始位置啮合点半径示意1 2㊀流量脉动率计算针对某型直线共轭内啮合齿轮泵,齿轮基本参数如表1所示㊂表1㊀直线共轭内啮合齿轮泵齿形参数齿型参数数值齿型参数数值z110z213ra1/mm24ra2/mm24.5rf1/mm17.2rf2/mm30.3r1/mm21.415r2/mm27.815a/mm6.4B/mm25h/mm25.7875β/(ʎ)25.85㊀㊀将表1所示泵齿形参数代入式(10),在泵运行额定转速600r/min下,泵出口瞬时流量如图3所示㊂图3㊀泵出口瞬时流量由图3可知:该型直线共轭内啮合齿轮泵出口瞬时流量最大值qmax=12 37L/min㊁瞬时流量最小值qmin=12 16L/min,其理论平均流量为qv=12 265L/min㊂该泵排量为20 1mL/r,额定转速600r/min下流量为12 06L/min,理论平均流量与额定流量吻合程度较高㊂为判断泵出口流量脉动大小㊁评估泵运行平稳性,引入流量脉动率δq进行评价㊂δq=qmax-qminqvˑ100%(11)由式(11)计算得到,泵出口几何流量脉动率为δq=1 71%㊂2 直线共轭内啮合齿轮泵仿真模型建立2 1㊀泵内部流体运行原理依据控制容积法,将直线共轭内啮合齿轮泵内部容腔看作是多个连通的独立容腔,不同容腔间通过流道相连[10-11]㊂直线共轭内啮合齿轮泵内部容腔可由齿轮㊁齿圈㊁月牙板三者划分为吸油容腔㊁排油容腔㊁齿轮齿间容腔㊁齿圈齿间容腔和困油容腔如图4所示㊂图4㊀内部容腔划分(1)吸油容腔(SuctionVolume,SV)是由吸油侧啮合点㊁齿轮齿廓曲线㊁齿圈齿廓曲线和月牙板组成的封闭容腔,随着齿轮转动吸油腔容积不断扩大,将油液吸入泵体㊂(2)排油容腔(DeliveryVolume,DV)是由排油侧啮合点㊁齿轮齿廓曲线㊁齿圈齿廓曲线和月牙板组成的封闭容腔,随着齿轮转动排油腔容积不断减小,将油液压出泵体㊂(3)齿轮齿间容腔(GearIntergradeVolume,㊃371㊃第9期宣元等:直线共轭内啮合齿轮泵流量脉动特性研究㊀㊀㊀GIV)是由齿轮齿廓和月牙板内侧圆弧组成的封闭容腔㊂在齿轮转动过程中,当齿轮齿顶转动进入月牙板的瞬间,齿顶与月牙板表面形成动密封,两腔之间流道关闭,一定体积油液从吸油容腔完全进入齿轮齿间容腔㊂当齿轮齿顶退出月牙板的瞬间,齿轮齿间容腔与排油容腔间的流道打开,油液进入排油容腔㊂(4)齿圈齿间容腔(GearRingIntergradeVol⁃ume,GRIV)是由齿圈齿廓和月牙板外侧圆弧组成的封闭容腔,其工作原理与齿轮齿间容腔相同㊂(5)困油容腔(Trapped-oilVolume,TV)㊂为满足啮合关系及保证传动平稳,设计过程中齿轮齿圈重合度大于1,使得齿轮齿圈在传动过程中存在2对齿同时啮合的情况㊂在如图5所示转动方向下,吸油侧啮合点M1尚未脱开啮合,排油侧啮合点M2已进入啮合,困油容腔与排油容腔间的流道关闭,2个啮合点M1㊁M2及其中间的齿轮齿廓㊁齿圈齿廓间形成困油容腔㊂图5㊀困油容腔示意2 2㊀AMESim模型建立根据上述运行原理,各容腔间连接关系如图6所示㊂图6㊀内部容腔连接关系各个容腔之间进行流量交换的通道用若干可变节流孔表示,对应关系如表2所示㊂表2㊀各节流孔连接关系节流孔符号连接关系GRI1齿圈齿间容腔与吸油容腔间流道节流孔GRI2齿圈齿间容腔与排油容腔间流道节流孔GI1齿轮齿间容腔与吸油容腔间流道节流孔GI2齿轮齿间容腔与排油容腔间流道节流孔TV1困油容腔与吸油容腔间流道节流孔TV2困油容腔与排油容腔间流道节流孔㊀㊀按照上述连接关系建立AMESim仿真模型㊂在AMESim软件中,使用活塞腔子模型描述各控制容腔体积变化,利用可变节流孔子模型描述各容腔间流道的连通关系,AMESim模型如图7所示㊂图7左侧为电机子模型,采集电机的角位移信号作为控制信号的输入量㊂图7㊀系统仿真模型㊀㊀泵各容腔体积和容腔流道节流孔通断随齿轮转动变化关系在模型搭建完毕后通过ASCII表给出,各容腔体积及容腔间连接流道的节流孔开断随泵轴转动呈周期性变化㊂3 仿真结果分析设置电机转速为600r/min㊁泵出口负载节流孔直径为1 67mm㊁仿真步长为0 0001s㊁仿真时长为0 01s,仿真时长内泵运行0 1周期,对应转过一齿㊃471㊃机床与液压第49卷数㊂经仿真,得到各容腔容积变化及流量变化规律㊂3 1㊀容积变化规律吸油容积和排油容积变化曲线如图8所示㊂无容腔连通时,吸油容腔容积逐步增大㊂分别在X1及X2阶段,节流孔GI1和GRI1关闭,单个齿轮齿间容腔及齿圈齿间容腔的形成使吸油容腔容积瞬时减小㊂在X3阶段,随着齿轮齿圈的啮合,节流孔TV1打开,困油容腔与吸油容腔连通,困油容腔内部油液全部并入吸油容积内㊂无容腔连通时,排油容腔容积随泵运行逐步减小;在Y1阶段,节流孔GI2和GRI2打开,单个齿轮齿间容腔及齿圈齿间容腔的退出,使排油容腔容积瞬时增大㊂在Y2阶段,节流孔TV2关闭,产生困油容积,油液全部并入困油容腔内㊂齿轮齿间容积和齿圈齿间容积变化曲线如图9所示㊂在L1阶段,齿轮旋转导致轮齿进入月牙板区间,齿面与月牙板间形成密闭容腔,该部分液压油全部并入齿轮齿间容积内;在L2阶段,齿轮旋转导致轮齿退出月牙板区间,该部分容积与排油腔连通,液压油全部并入排油腔内㊂齿圈齿间容积变化规律与齿轮齿间容积相同,分别在Q1和Q2阶段形成和退出密闭容腔,导致容积曲线突变㊂图8㊀吸油容腔和排油容腔容积变化曲线㊀㊀图9㊀齿轮齿间容积和齿圈齿间容积变化曲线困油容积变化曲线如图10所示㊂在K1阶段,两对齿同时啮合,困油容积产生;在K2阶段,随着齿轮转动,困油容积逐渐增大;在K3阶段,前一对齿脱开啮合,困油容积消失㊂㊀㊀图10㊀困油容积变化曲线3 2㊀流量变化规律液压泵连续运转,油液依次经过吸油容腔㊁两齿间容腔㊁排油容腔后,排出泵体㊂吸油容腔流量变化曲线如图11所示㊂齿轮㊁齿圈分别于t=0 0019s和t=0 0025s时转入月牙板形成密封,表现为吸油容腔流量突变,形成X1㊁X2两个尖峰㊂吸油容腔瞬时流出流量与齿轮齿间容腔和齿圈齿间容腔瞬时流入流量相抵消,油液平稳流入㊂在t=0 0059s处,困油容腔前一对齿脱开啮合,困油容腔与吸油容腔连通,形成X3尖峰㊂排油容腔流量变化规律与吸油容腔相同,齿轮㊁齿圈分别于t=0 0069s和t=0 0072s时转出月牙板脱开密封,共同形成Y1尖峰㊂在t=0 0048s时困油容腔后一对齿进入啮合,瞬时排量增大,形成Y2尖峰,如图12所示㊂图11㊀吸油容腔及齿轮齿间㊁齿圈齿间容腔出口流量㊀㊀图12㊀排油容腔及齿轮齿间㊁齿圈齿间容腔出口流量在第二对齿进入啮合前,困油容腔与排油容腔间流道节流孔TV2打开,困油容腔逐步扩大,油液从排油容腔逐步流入困油容腔内㊂在t=0 0059s时,第二对齿进入啮合,节流孔TV2关闭,油液全部从排油口排出,产生瞬时流量波动,如图13所示㊂该瞬时波动是泵出口流量脉动的主要原因㊂图13㊀困油容腔㊁排油容腔出口流量3 3㊀泵出口流量脉动泵出口流量为排油容腔流出流量与齿间容腔流入流量㊁困油容腔流入流量的差值㊂Lo=LDV-LGIV-LTV(12)其中:Lo为泵出口流量;LDV为排油容腔流量;LGIV为齿间容腔合流流量;LTV为困油容腔流量㊂泵出口合流流量如图14所示㊂由图14可知:在单齿啮合过程中,由于啮合点变化导致瞬时排量呈逐渐减小状态,泵出油瞬时流量呈瞬时升高缓慢降低的趋势,其值在12 09 12 37L/min间波动,导致平稳排油时泵出口流量随时间增大而减小;困油容腔形成阶段流量曲线,则可得到泵㊃571㊃第9期宣元等:直线共轭内啮合齿轮泵流量脉动特性研究㊀㊀㊀困油容积突变流量与泵出口突变流量对应关系,如图14(b)所示㊂节流孔TV2关闭前,困油容积流入流量为0 28L/min;在t=0 0059s处,后一对齿进入啮合时节流孔关闭,困油容腔流入流量为0,其流量差值全部转移至泵出口流量,造成泵出口流量瞬时脉动,泵出口流量由12 09L/min升高至12 37L/min㊂设置仿真时长为0 1s㊁仿真步长为0 0001s,仿真时长内泵运行1周期,对应转过10齿数㊂运行仿真实例,泵出口流量曲线如图15所示㊂㊀㊀㊀㊀图14㊀泵出口油液合流㊀㊀㊀㊀㊀㊀图15㊀泵出口流量曲线㊀㊀泵出口瞬时流量最大值qmax=12 37L/min㊁瞬时流量最小值qmin=12 09L/min,其理论平均流量为qv=12 23L/min,由式(11)计算得泵出口仿真流量脉动率为δq=2 29%㊂由于仿真模型中考虑了困油容积产生导致的流量突变,仿真流量脉动率大于理论流量脉动率㊂4㊀结束语本文作者基于面积扫过法,推导了直线共轭内啮合齿轮泵出口瞬时流量的理论公式,建立了泵理论流量及流量脉动率数学模型㊂针对某型国产直线共轭内啮合齿轮泵结构,仿真得到了其出口瞬时流量曲线,结果表明:所推导的理论流量与泵额定流量吻合较好㊂进一步建立了直线共轭内啮合齿轮泵的AMESim仿真模型,该模型在模拟排量变化不均匀的基础上,揭示了泵内部流动特性及泵出口流量脉动变化规律,反映了困油容积导致的泵出口瞬时流量冲击,进一步为后续液压泵的内部流道优化设计及流量脉动抑制方法研究提供了依据㊂参考文献:[1]嵇光国.液压泵故障诊断与排除[M].北京:机械工业出版社,1997:53-54.[2]MANRINGND,DONGZL.Theimpactofusingaseconda⁃ryswash⁃plateanglewithinanaxialpistonpump[J].Jour⁃nalofDynamicSystems,Measurement,andControl,2004,126(1):65-74.[3]MANRINGND.Valve⁃platedesignforanaxialpistonpumpoperatingatlowdisplacements[J].JournalofMechanicalDesign,2003,125(1):200-205.[4]孙涛,罗凯,周华,等.燃料柱塞泵流动特性仿真分析与低噪声设计[J].振动与冲击,2017,36(2):165-169.SUNT,LUOK,ZHOUH,etal.Flowcharacteristicssimula⁃tionandlow⁃noisedesignoffuelpistonpump[J].JournalofVibrationandShock,2017,36(2):165-169.[5]VACCAA,GUIDETTIM.Modellingandexperimentalvali⁃dationofexternalspurgearmachinesforfluidpowerappli⁃cations[J].SimulationModellingPracticeandTheory,2011,19(9):2007-2031.[6]DEVENDRANRS,VACCAA.Theoreticalanalysisforvari⁃abledeliveryflowexternalgearmachinesbasedonasym⁃metricgears[J].MechanismandMachineTheory,2017,108:123-141.[7]ZHAOXR,VACCAA.Numericalanalysisoftheoreticalflowinexternalgearmachines[J].MechanismandMa⁃chineTheory,2017,108:41-56.[8]吴晓明,王小鹏,马立瑞.基于集中参数法内啮合齿轮泵AMESim模型的建模方法与仿真研究[J].液压与气动,2017(7):103-109.WUXM,WANGXP,MALR.ModelingandsimulationbasedonlumpedparametermethodbyAMESimforinternalgearpump[J].ChineseHydraulics&Pneumatics,2017(7):103-109.[9]魏伟锋,张广鹏,杜真一,等.参数化直线共轭内啮合泵齿廓设计方法[J].机械工程学报,2014,50(3):49-55.WEIWF,ZHANGGP,DUZY,etal.Designmethodofinternalrotarygearpumpbyparameterizedlineconjugatedtoothprofile[J].JournalofMechanicalEngineering,2014,50(3):49-55.[10]EATONM,KEOGHPS,EDGEKA.Themodelling,pre⁃diction,andexperimentalevaluationofgearpumpmeshingpressureswithparticularreferencetoaero⁃enginefuelpumps[J].ProceedingsoftheInstitutionofMechanicalEngineers,PartI:JournalofSystemsandControlEngi⁃neering,2006,220(5):365-379.[11]DEVENDRANRS.Aninnovativeworkingconceptforvar⁃iabledeliveryflowexternalgearmachine[D].WestLafa⁃yette:PurdueUniversity,2015.(责任编辑:张楠)㊃671㊃机床与液压第49卷。
内啮合沥青齿轮泵的结构原理及故障处理齿轮油泵主要有齿轮、轴、泵体、泵盖、轴承套、轴端密封等组成。
齿轮油泵的原理介绍,如下:
齿轮采用双圆弧正弦曲线齿形制造。
它与渐开线齿轮相比突出的优点是齿轮啮合过程中齿廓面没有相对滑动,所以齿面无磨损,运转平稳,无因液现象,噪音低、寿命长、效率高。
齿轮油泵摆脱了传统设计的束缚,使得齿轮油泵在设计、生产和使用上进入了一个新的领域。
齿轮油泵设有安全阀作为超载保护,安全阀全回流压力为泵额定排出压力的1.5倍,也可在允许排出压力范围内根据实际需要另行调整。
但注意齿轮油泵不能作减压阀长期工作,需要时可在管路上另行安装。
齿轮油泵轴端密封设计为两种形式,一种为机械密封,一种是填料密封,可根据具体使用情况和要求确定。
齿轮油泵的故障解决方法,如下:
①轴向间隙或径向间隙太小。
重新加以调整修配。
②齿轮油泵内有污物。
解体以清除异物。
③装配有误。
齿轮泵两销孔的加工基准面并非装配基准面,如先将销子打入,再拧紧螺钉,泵会转不动。
正确的方法是,边转动齿轮泵边拧紧螺钉,最后配钻销孔并打入销子。
④齿轮油泵与发动机联轴器的同轴度差。
同轴度应保证在0.1mm 以内。
⑤齿轮油泵内零件未退磁。
装配前所有零件均需退磁。
⑥滚针套质量不合格或滚针断裂。
修理或更换。
⑦工作油输出口被堵塞。
清除异物。
直线共轭内啮合齿轮高压液压泵原理一、产品概述直线共轭内啮合齿轮泵是一种具有国际先进水准的动力液压元件之一,其小齿轮的齿形是直线,与其相匹配的内齿圈的齿形为与直齿相啮合的共轭齿形,故称直齿共轭内啮合齿轮泵。
★产品特点超低音的设计:采用独特的直线共轭的内齿合齿形,避免了困油的影响,极大降低了泵的噪音和压力脉动,尤其当压力提高时,噪音依然保持较低的水平。
直线共轭齿轮被行业称为水平不磨损的齿轮,同时采用特殊的材料和处理工艺,从而使泵的寿命更长。
高效率采用专利技术,尤其适合较高转速的场合。
★产品系列产品目前已有五大系列,五十个规格。
排量从6至360;额定压力从6.3m p a至25m p a、最高压力可达32m p a;转速从600至3000r/m i n。
★产品应用产品广泛应用于金属加工机床(如剪板机、折弯机等)、水利、水泥工程、冶金机械、注塑机械、船舶装置、工程车辆、橡胶机械、航空航天等领域,由于噪声小,运行平稳,使液压系统的品质得到极大的提高,深受到用户的广泛欢迎。
二、产品原理★特殊齿形齿轮的齿廓为直线形,齿圈齿廓为直线共轭线,工作时几乎无困油区,从而大大降低了泵的噪声和压力脉动;主动齿轮带动齿圈旋转,吸油腔体内体积有小到大产生真空吸油,排油腔体内体积有大变小挤压油液而排出(见下图示意)。
★双级高压型第一级齿轮副进口压力为0m p a,第二级进口额定压力就升为12.5m p a,泵出口额定压力就升级为25m p a,当出口额定压力为25m p a时,每级齿轮副仅仅承担12.5m p a压力差,显著改善了泵的工作条件延长泵的使用寿命(见下图示意)。
三、性能曲线四、方便安装配管(进出油口相对位置说明):服务支持:q q:3071138647。
排灌机械第26卷17.5cos(8一咖1)一29.8219奶2—=瓦而面反矿矿一[18.0281cos(8一咖I)一0.6068]×sin(O.34,1)+7.5sin(O.74,1)17.5cos(8一咖】)一29.8219儿2—=丽丽面可硪矿+[18.0281cos(8一咖1)一0.6068]×eos(O.34,1)+7.5eos(O.74,1)(24)通过绘图软件分别绘出内、外齿轮的齿形图.所得内、外两齿啮合图的二维及三维装配图如图4所示.4结论图4内、外齿轮啮合图Fig.4Meshofrotor81)给出了直线一共轭内啮合齿轮泵转子轮齿的整体设计方法,通过计算实例可以得到合理的设计.2)推导出了直线一共轭内啮合齿轮泵的流量计算公式,利用此公式可以计算出模数m,据此选取标准模数.模数是否合理对轮齿其他参数的合理性具有决定性的作用.3)把内齿轮齿廓曲线方程中的变量菇。
,,,。
用咖。
来表示,从而得到实例中的计算式.绘制此齿轮时输入此计算式,给出变量范围即可得到内齿轮齿廓型线.参考文献(References)[1]姚培棣.内啮合齿轮泵和NB泵[J].液压与气动,[2][3][4][5][6][7][8][9][10]1999(2):32—35.YAOPei·di.InternalgearpumpandNBpump[J].炒drau//candPneumatic,1992(2):32—35.(inChi-nese)TumingerP,Bellaeh.Gearpump:TheUnitedStates,3491698[P].1970一01—27.OTsgORJ.FundamentalsofGearoesig.[M].Boston:Butterworths,1988.崔建昆,秦山,闻斌.直线共轭内啮合齿轮副啮合特性分析[J].机械传动,2004,28(6):12—15.CUIJian-kun,QINShah,WENBin.Analysisofhingcharacteristicsforthestraightconjugateinternalgearpair[J].JournolofMechanicalTransirnission,2004,28(6):12—15.(inChinese)赵菊娣.新型内啮合齿轮油泵的特性研究及优化设计[D].上海:华东理工大学机械工程系,2000.薛云娜,王勇,王宪伦.渐开线齿形链机构的啮合机理[J].江苏大学学报:自然科学版,2007,28(2):104—107.XUEYun—na,WANGYong,WANGXian—lun.Engage·menttheoryofsilentchainmechanismwithinvolutetoothprofile[J].Journa/oyJiangsuUniversity:NaturalScienceEd打ion,2007,28(2):104—107.(inChinese)林洪义,王春林,袁丹青.回转式容积泵的泵内间隙与吸入条件[J].排灌机械,1999,17(3):6—9.LINHong-ri,WANGChun-lin,YUANDan-qing.In-sidegapsandsuctorialconditionofrotarypumps[J].DrainageandIrrigationMachinery,1999,17(3),6—9.(inChinese)成大先.机械设计手册:第14篇[M].第四版.北京:化学工业出版社,2002:84—87.李特文.齿轮啮合原理[M].第二版.上海:上海科学技术出版社,1984.丛小青,袁寿其,袁丹青,等.无过载排污泵水力设计方法[J].排灌机械,2003,21(4):5—7.CONGXiao-qing,YUANGShou·qi,YUANGDan·qing,eta1.Designmethodofthenon-overloadsewagepuml够[J].DrainageandIrrigationMachinery,2003,21(4):5—7.(inChinese)(责任编辑张文涛) 。
内啮合齿轮泵的组成和工作原理内啮合齿轮泵的奇妙之旅内啮合齿轮泵,这名字听起来是不是像是个高科技产品?别急,让我来给你娓娓道来。
想象一下,你手里有个小水泵,它能在水里游来游去,把水“吸”进去,然后“吐”出来。
这个小水泵就是我们说的内啮合齿轮泵啦!它可不是普通的水泵,而是有自己独特魅力的那种。
让我们来聊聊它的组成吧。
这个小小的水泵啊,里面藏着好多小伙伴:一个圆圆的泵壳,像个大肚子;两个大小不一的齿轮,它们可是好朋友,一起工作;还有一根细细的轴,就像是它们的舞伴,一起旋转。
这些小伙伴各司其职,共同完成一个任务——把水从一个地方送到另一个地方。
再来说说它的工作原理。
这个小家伙可不简单,它通过两个齿轮之间的啮合来实现工作的。
当水流经过的时候,齿轮会转动起来,就像两个小朋友在玩捉迷藏一样。
水被夹在齿轮之间,随着齿轮的转动被“吸”进泵里,然后又“吐”出来。
这样一吸一吐,水就在我们的身边转了一圈又一圈,完成了它的旅行。
那么,这个小小的水泵是怎么工作的呢?其实,它就像一个魔术师,通过巧妙的设计让水流变得听话起来。
你看,那两个齿轮就像魔术师的双手,它们紧紧地抓住水流,不让它逃跑。
而那根轴就像魔术师的手指,轻轻地推动着水流前进。
就这样,水流在两个齿轮和一根轴的配合下,完成了它的旅行。
这个小小的水泵不仅有趣,而且还有很多实用的功能呢。
它可以用于农田灌溉、城市供水、工业用液输送等场合。
无论是大江大河还是小巷弄堂,只要有水的地方,这个小小的水泵就能发挥作用。
它就像一位默默无闻的英雄,默默地为我们的生活贡献着自己的力量。
当然啦,虽然这个小小的水泵很厉害,但它也有一些小毛病。
比如,如果不注意保养,它可能会“生病”,影响工作效率。
因此,我们在使用过程中要注意定期检查、清洁和维护,这样才能让它更好地为我们服务哦!总的来说,内啮合齿轮泵是一个神奇而又有趣的家伙。
它通过巧妙的设计和运行原理,让我们的生活变得更加便捷和舒适。
如果你对机械方面感兴趣的话,不妨也来了解一下这个神奇的小家伙吧!。