外啮合液压齿轮马达输出特性的统一简约式

为正确认识任意侧隙大小/偏置卸荷槽不同类型下齿轮马达的输出特性,基于啮合齿廓/输出特性不同的啮合线区间,以衡量侧隙大小的类型值和双卸荷槽对称线与齿轮副中心线的偏置值为变量,构建出转速/转矩等输出特性的统一简约式。结果表明,输出转速/转矩曲线可以由啮合齿廓的啮合转速/转矩曲线,通过输出特性啮合线区间的截取而直接得到;对称卸荷槽类型下的均值转速最小,均值转矩最大,转速/转矩的脉动系数最小;小侧隙较大的卸荷槽偏置范围和调速/调矩范围更大;小侧隙和对称卸荷槽类型的均值转速更小,均值转矩更大,转速/转矩的脉动系数更小;马达转矩脉动式与齿轮泵流量脉动式完全一致;转矩脉动系数略小于转速脉动系数,大齿数情况下可近似为相等;追求高转速时,应选用大侧隙和卸荷槽极限偏置的类型组合;追求大转矩或高输出脉动质量时,应选用小侧隙和对称卸荷槽的类型组合等。得出的输出特性的获取方法更简单、原理更清晰、形式更简洁、结果更可靠。

基于齿廓曲线的外啮合齿轮泵排量计算

渐开线外啮合齿轮泵以结构简单、造价低廉等优点而在矿山、工程等领域应用广泛,但目前关于精准计算其瞬时流量、排量的文献较少。为此,基于齿轮啮合机制、轮齿齿廓性质以及转角和啮合点的关系,建立齿轮泵瞬时输出流量的数学及仿真模型。针对齿轮泵重合度、齿轮变位、卸荷槽、侧隙等影响因素对模型进行论证,进而提出一种精准计算渐开线外啮合齿轮泵排量的方法,并采用Simulink仿真软件对不同类型外啮合齿轮泵的瞬时流量进行仿真模拟。同时利用3种不同型号齿轮泵验证排量公式,其最大误差在5%以内。验证计算模型有效性后,基于MATLAB设计了齿轮泵计算辅助平台,实现了外啮合齿轮泵瞬时流量、排量性能可视化,以简化计算流程,适应工程化应用。

计入线外啮合的弧齿锥齿轮变速工况动力学分析

针对弧齿锥齿轮副的稳态和变速瞬态工况进行了研究。在稳态工况下,研究发现到齿轮副的振动位移、速度和动态啮合力表现出周期性波动的特征;在啮合周期的起始和结束位置,存在振动冲击现象;在时域分析中,动态啮合力的主要振幅在啮合频率(1916Hz)及其多个倍频处,最大振幅出现在5倍啮合频率处。在变速瞬态工况下,模拟了主动轮的匀速变速过程,观察了主动轮角速度随时间的变化。结果显示,变速瞬态引发更大振幅和动态啮合力波动。

极端低温下外啮合齿轮泵流量脉动特性分析

油液黏度随着温度降低而增大,严重影响齿轮泵在低温中的运转性能。针对外啮合齿轮泵在极端低温下的流量脉动及启动力矩大的问题,建立低温下外啮合齿轮泵的数学模型,通过有限元计算分析了不同温度下齿轮泵的启动力矩、流量脉动特性,获得了在-40~0℃温度范围内外啮合齿轮泵的启动力矩、流量脉动、流量不均匀系数和容积效率的变化规律。研究结果表明:当齿轮泵转速和进出口压力一定时,由于-40~0℃低温环境中齿轮泵油液黏度增加,齿顶间隙泄漏减小,齿轮泵容积效率提高;而齿轮泵黏性摩擦功率损失增加,导致驱动转矩增加。

计入线外啮合的风电齿轮动力学行为分析

为探究线外啮合对齿轮传动动态服役行为的影响规律,以一对风电高速级齿轮为例,基于齿轮啮合原理和冲击动力学理论计算不同负载和转速下线外啮入冲击力和时变啮合刚度。采用集中参数法建立计入线外啮合的直齿传动非线性动力学模型,数值求解不同激励下系统的动态特性。结果表明:在不同运行转速区,啮合冲击与啮合刚度对系统动态响应的贡献各不相同。在共振区,时变啮合刚度成为系统的主导激励;在超临界区,系统动载荷随转速升高而增大,这主要来源于啮合冲击的激励作用。

外啮合齿轮泵齿顶凹槽间隙泄漏流动研究

为研究外啮合齿轮泵齿顶凹槽间隙泄漏流动及其对外啮合齿轮泵性能的影响,在某型外啮合齿轮泵的基础上,参照压气机中叶顶凹槽设计方法,设计了外啮合齿轮泵齿顶凹槽。采用数值模拟的方法,对比研究了齿顶凹槽型齿轮泵和原型齿轮泵在不同出口压力下的齿顶间隙泄漏流动性能。研究结果表明:相较于原型齿轮泵,齿顶凹槽的设计有效地提高了齿轮泵的容积效率,减小了外啮合齿轮泵齿顶径向泄漏,降低了外啮合齿轮泵的流量脉动,改善了齿顶间隙处的流动状态。

外啮合齿轮泵困油区压力特性仿真方法研究

齿轮泵困油现象直接影响到齿轮泵的工作特性,尽管国内外学者做了大量的理论研究并获得了很多研究成果,然而困油区内的参数测量仍然是难以解决的问题。本研究建立了小侧隙齿轮泵模型,利用PumpLinx软件对外啮合齿轮泵困油特性进行了仿真分析,研究了跟踪观测点设置方法,与现有文献的结果进行了对比,验证了本研究方法的可靠性,为今后进一步设计开发高性能外啮合齿轮泵提供参考。

转速对外啮合齿轮泵内部流动及脉动特性的影响

外啮合齿轮泵实际运行时,流道内易出现旋涡与脉动较大等现象,严重影响齿轮泵的正常运转。为了精确揭示不稳定流动对外啮合齿轮泵性能的影响,在不同转速工况下对外啮合齿轮泵进行三维非定常数值模拟分析。研究结果表明:转速的增加明显恶化了齿轮泵流道内的流态,排油区至出口段的高速区由平滑的光顺三角形条形区逐步演变为波浪形的不规则状。齿轮泵内的流量脉动系数远大于压力脉动系数,但转速对齿轮泵压力脉动的影响程度更剧烈,增加转速有利于减缓齿轮泵出口处的流量脉动程度。转速对齿轮泵内从动轮y轴方向上的影响最大,转速增大使得泵内齿轮所受径向力更分散,加剧了齿轮间隙处的泄漏流产生。研究结果可为外啮合齿轮泵的优化设计与稳定运行提供参考。

齿轮传动的线外啮合与冲击摩擦

通过齿轮传动线外啮合机理分析,提出沿啮合作用线方向构建'系统等效误差-轮齿综合变形'计算模型的方法。按统计规律将齿轮主要误差项沿啮合线一次合成为系统等效误差;根据啮合原理和'轮齿综合变形-载荷历程'曲线,反推出线外啮入冲击点的轮齿变形。将系统误差与轮齿变形沿啮合线二次合成,推导出线外啮入冲击点几何位置判据。获得啮入点的几何位置和冲击力这一关键数据,并求解出线外啮合段各点的几何位置和冲击力。进而建立线外啮入冲击摩擦模型,推导出各接触点的冲击摩擦力与摩擦因数。与相关研究比较,以上模型和计算方法及其分析结果比较可靠。上述研究对于深入探索齿面摩擦性态和齿轮传动减振降噪等具有一定的理论价值。

基于ANSYS/LS-DYNA的齿轮传动线外啮合冲击研究

对ANSYS/LS-DYNA求解齿轮啮合冲击问题进行了研究,给出了齿轮啮合冲击碰撞数学模型及数值解求解步骤与方法,进行了实例计算,基于ANSYS/LS-DYNA对齿轮啮入冲击过程进行了数值仿真,得出了冲击速度与冲击力、齿宽与冲击力的数量关系,得到了较精确的冲击时间。研究表明ANSYS/LS-DYNA是研究齿轮啮合冲击问题的十分有用的工具,为齿轮啮合冲击的研究提供了一种新方法与途径。

外啮合非圆齿轮加工模型及根切特性研究

根据范成法加工外啮合非圆齿轮时刀具和齿轮节曲线间的位置关系,提出了插齿加工的数学模型.在分析范成加工外啮合非圆齿轮不根切的模数、偏心率取值范围的基础上,根据所建模型将加工外啮合非圆齿轮的范成过程用计算机进行了动态图形仿真.根据仿真图形结果可以分析和判断所加工的非圆齿轮的齿形特征,从而为设计和制造节曲线封闭型外啮合非圆齿轮提供了一种直观的判断方法.

外啮合齿轮泵内部两相流动的数值模拟

应用动网格和气穴模型,对某外啮合齿轮泵进行三维数值模拟研究,分析齿轮泵的总体性能和内部流场特性,得出齿轮泵流量随进口压力减小的变化规律,模拟其内部气穴的产生、运输以及破灭过程。计算结果表明,在齿轮泵的工作过程中啮合处会产生气穴。若泵进口腔的压力较高,气穴就会随着工作液的填充而迅速消失,齿谷输送的工作液中不会包含气穴,齿轮泵的流量只会随进口压力的降低略微下降;若泵进口腔的压力过低,气穴不但难以消失,而且还会被齿谷输送走,导致齿轮泵质量流量迅速下降。齿轮泵进口压力越低,则输送的工作液中气体所占的比体积越高,质量流量下降越明显。

吸油压力对外啮合齿轮泵空化特性的影响

为了研究高海拔和高空作业环境对齿轮泵工作性能的影响,分析了吸油压力对外啮合齿轮泵空化特性的影响规律。采用数值模拟和可视化试验的方法,针对农业机械液压系统中常用的渐开线外啮合齿轮泵进行分析研究。分别在0. 05、0. 10、0. 15 MPa的吸油压力下,数值模拟该泵内部流场的气体体积分数分布;利用高速摄像设备,试验观测记录该泵内的实际流动状态、气泡大小、气泡数量及空化程度等。结果表明:在3种不同的吸油压力下,泵内的油液均会出现不同程度的空化现象,空化强度由大到小依次表现为漩涡流、雾化流、气泡;随着吸油压力的升高,泵内油液中出现的气泡数目逐渐减少、气泡体积逐渐减小,泵内油液的最大气体体积分数和空化程度逐渐减小,使得泵内油液的流动状态越来越平稳,进而改善了齿轮泵出口流量的连续性和稳定性。

摩擦因数时变的节点外啮合齿轮系动力学分析

以外啮合节点后啮合单级齿轮传动系统为研究对象,建立了系统六自由度非线性动力学模型,考虑了时变啮合刚度、时变齿面摩擦、载荷在啮合区动态分配以及齿侧间隙的影响。采用能量法计算了时变啮合刚度。基于弹流润滑(Elasto-hydrodynamic lubrication,EHL)理论计算了时变摩擦因数,与库伦摩擦模型进行了对比分析,得到了齿轮副非线性振动方程,同时采用数值方法求解了系统的动力学微分方程组,得到了系统的时域动态响应和相图,并分析了系统的动力学特性。

考虑柔性齿圈的节点外啮合行星齿轮均载特性分析

建立一种考虑摩擦力、时变啮合刚度及阻尼、综合啮合误差及内齿圈柔性的节点外啮合行星齿轮平移-扭转动力学模型。推导系统多自由度的动力学微分方程组并采用四阶-五阶Runge-Kutta法求解方程,得到系统的振动响应。分析柔性齿圈、摩擦力以及节点外系数对系统均载特性的影响。研究结果表明:表面摩擦力是系统内部激励源,会加剧系统振动,而对于节点外啮合行星齿轮,在啮合过程中摩擦力不换向,改善系统的振动。行星齿轮系统采用具有一定柔性的齿圈会提高系统内啮合载荷分配的均匀性,对于节点外啮合行星齿轮而言,均载系数随着节点外系数的变化呈现"U"型变化趋势。

外啮合斜齿轮泵间隙优化设计

对斜齿轮泵的泄漏进行了详细的研究 ,建立了泄漏模型 ,分别推导出了斜齿轮泵的径向和轴向泄漏的表达式 ;同时得出了斜齿轮泵最佳径向间隙和最佳轴向间隙的结果 。

外啮合椭圆齿轮多方案插齿三维仿真与分析

为验证外啮合椭圆齿轮插削模型并分析比较多方案插削齿面精度,基于非圆齿轮啮合原理,建立椭圆齿轮插削啮合数学模型及插齿刀数学模型,构建平面内齿坯等弧长转动、齿坯等转角转动、齿坯等极角转动及轴向无附加运动、齿坯附加运动、插齿刀附加运动多个仿真方案,仿真各方案的插削刀位轨迹。结果显示:插削啮合数学模型及仿真技术正确可行;相同效率下,齿坯等弧长运动精度最高;插齿刀冲程速度相同下,齿面精度仅决定于平面运动方式。

外啮合齿轮泵动态困油模型及其参数影响分析

为了解工况参数和设计参数对困油压力的定量影响,根据直齿无侧隙齿轮传动的几何关系及与卸荷槽的位置关系,由困油容积及其变化率、困油区内外的交换流量和动态侧隙的计算,建立了有困油压力方程和齿轮副动力学方程相耦合的动态困油模型,由此仿真出一个困油周期内的困油压力。与已有资料对比的结果表明:动态模型下的仿真结果要大于静态模型下的仿真结果,两困油区内的困油压力存在p2>p1;相关参数对困油的影响是矛盾的,存在优化问题。表明所建模型正确可靠,能够用于困油压力预测、振动分析与评估以及泵整体设计的最优化。

外啮合齿轮泵困油面积和卸荷面积计算式的建立

为利于后续困油现象的定量分析,基于泵齿轮传动的几何关系及它与卸荷槽的空间位置关系的解析和过渡曲线的适当简化,以啮合点与节点之间的距离为变量,建立了困油面积的计算公式和卸荷面积的拟合公式,并对计算结果与由精确的虚拟模型获得的测量结果进行了对比。研究表明:困油面积和卸荷面积均可采用不同指数的抛物线线型表示,过渡曲线的简化是可行的,提供的拟合常数可直接使用。得出的两面积计算公式正确可靠,可直接用于后续困油压力的预测。

外啮合齿轮泵内部流场的仿真与分析

为了捕捉外啮合齿轮泵在高速旋转过程中内部流场的瞬时变化情况,针对某型号齿轮泵的实际模型,通过采用流体动力学软件FLUENT的动网格技术,对齿轮泵二维内部流场进行了仿真计算,得出齿轮泵在正常工作过程中,内部瞬态压力场和速度场的分布情况以及泵进出口的瞬时流量数据,并将其与理论平均流量进行了对比分析。从仿真结果可以看到:两齿轮在啮合过程中,困油压力可以升高到工作压力的数十倍,油液在齿轮啮合处被高速挤出,高压腔油液经齿顶圆径向间隙向低压腔泄漏,且速度较大。这些计算结果为外啮合齿轮泵的研究和优化设计提供了理论依据。