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。

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。

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。

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。

基于ANFIS的外啮合齿轮泵寿命预测研究

从流量退化趋势的角度提出了基于自适应网络模糊推理系统的寿命预测方法。首先利用改进的集合经验模态分解(MEEMD)方法对加速退化试验的振动数据进行多尺度重构降噪,提取重构信号的峭度值、均方频率、小波包能量,与转矩、转速、压力信号作为齿轮泵性能退化特征;然后使用核主元分析方法(KPCA)进行多特征融合,进而实现外啮合齿轮泵退化评估指标的建立和分析;再利用其退化评估指标与流量信号作为输入量对自适应网络模糊推理系统模型(ANFIS)进行训练,得到的齿轮泵剩余寿命预测模型,为了进一步验证该算法的有效性将其与liner回归模型、三次指数预测模型算法进行了比较,最后基于蒙特卡罗样本扩充方法实现外啮合齿轮泵的可靠性评估。结果表明,该方法的结果与实际阈值的预测误差约为8%,能够对外啮合齿轮泵的寿命进行比较准确的评估。

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。

外啮合齿轮泵随机内泄漏模型的研究

为了获得更加精确的外啮合齿轮泵内泄漏数学模型,将不确定性理论引入齿轮泵传统内泄漏模型中进行研究。将齿轮泵的轴向间隙、径向间隙、液压油温度、工作压力和输入转速作为随机变量,运用随机因子法和代数综合法建立齿轮泵随机内泄漏模型,进而获得在不确定性下的齿轮泵容积效率。将随机内泄漏模型研究结果和传统模型的计算结果分别与实验结果进行比较,证明随机内泄漏模型的正确性和优越性。

考虑困油和卸荷的外啮合齿轮泵动态转矩计算

为研究困油压力及异、同齿数对外啮合齿轮泵转矩影响,从分析直齿轮传动与卸荷槽的几何关系入手,将啮合齿面分成八点、三区、七过程。以主动齿轮的啮合半径为变量,建立出一个啮合周期内转矩的静态和动态计算式,并以实例加以分析比较。结果表明:转矩的波动及其最大峰值随困油压力的增加而加大,但最小峰值基本保持不变,同齿数的转矩品质要优于异齿数,以及转矩的静态计算误差较大等;困油压力对转矩的影响很大,设计上应尽量克服之,异齿数对泵各项性能的影响是相异的,不能一概而论。

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。

AutoCAD2000环境下的外啮合齿轮泵容腔容积计算

提出在 Auto CAD2 0 0 0环境下的一种外啮合齿轮泵各工作容腔容积及其变化的计算机辅助计算方法 ,借助于 Auto CAD2 0 0 0提供的基本命令及其二次开发工具 Auto LISP,对外啮合齿轮泵的工作容腔容积进行计算 ,得到满意的结果 。

水压外啮合齿轮泵内流场的仿真与分析

利用ADINA软件对水压外啮合齿轮泵内部流场进行了仿真,在此基础上对其内部流场中的压力场进行了分析,总结出了更接近于实际的齿轮圆周压力分布规律,为流场压力计算奠定了基础;同时针对水压外啮合齿轮泵内气蚀问题对泵的吸水口结构进行了优化,为设计高效、低气蚀的水压外啮合齿轮泵提供了参考。

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。

解决外啮合齿轮泵困油现象的两种新方法

外啮合齿轮泵的困油现象,不但影响外啮合齿轮泵的容积效率,而且还影响外啮合齿轮泵供油压力的稳定。作者通过大量实验,设计出了两种解决外啮合齿轮泵困油现象的新方法:一种是解决外啮合齿轮泵困油现象造成供油压力脉动值大的结构设计,另一种是能提高外啮合齿轮泵容积效率的结构设计。

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。

外啮合齿轮泵抽空现象探究及解决方法

通过分析与研究,找出了外啮合齿轮泵抽空现象产生的机理:(1)吸油管和滤油管中的阻力过大而产生压力损失;(2)高速旋转的外啮合齿轮泵,其齿槽间的油液产生了较大的离心力,在齿轮根部出现无油现象;(3)外啮合齿轮泵高速转动时,充油时间短,油液就无法充满齿槽;(4)齿轮制造误差造成偏心以至于吸、排油中间有时出现比吸油压力还低的低压区。并有针对性地设计出了消除外啮合齿轮泵抽空现象的特殊结构,不但消除了抽空现象,而且还提高了外啮合齿轮泵的容积效率。可为今后设计高质量的高转速外啮合齿轮泵提供一条新的途径。

基于FLUENT的外啮合齿轮泵内流场分析

针对外啮合齿轮泵在工程应用过程中噪声过大的缺点,采用流体动力学分析软件FLUENT动网格技术,对某型号外啮合齿轮泵的内部流场进行了模拟分析,得到不同负载压力及转速下的齿轮泵的困油、泄漏及流量脉动情况,并在此基础上对齿轮泵的噪声进行分析,最终提出了齿轮泵合理的工作转速范围。