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微小型高转速摆线内啮合齿轮泵的研究

微小型高转速摆线内啮合齿轮泵的研究

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作者：葛泽华哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

摆线内啮合齿轮泵是容积式液压泵的一种,具有结构简单、排量体积比大、填充性好、质量轻等优点,广泛应用于机床、车辆运输、食品机械等领域,其高端产品也应用在航空发动机中。随着外骨骼机器人技术的不断发展和我国对高端制造业的投入增... 详细信息

摆线内啮合齿轮泵是容积式液压泵的一种,具有结构简单、排量体积比大、填充性好、质量轻等优点,广泛应用于机床、车辆运输、食品机械等领域,其高端产品也应用在航空发动机中。随着外骨骼机器人技术的不断发展和我国对高端制造业的投入增多,摆线泵有了更广泛的应用场合与发展前景,同时也对其提出了更高的性能要求。本文以微小型高转速摆线内啮合齿轮泵为研究对象,主要对其工作原理、基本参数、静力学特性、摩擦副特性和流量特性进行理论和仿真研究,并通过实验验证。首先,研究内外转子齿廓的生成原理,建立内转子齿廓方程和转子副啮合方程,确定微小型摆线泵转子副的基本参数以及范成系数和弧径系数的取值范围,给出其对齿廓形状、曲率半径和啮合特性的影响规律。根据摆线泵工作原理确定主要结构参数,为后续的静力学和摩擦副特性、流量特性和实验研究提供基础。其次,对摆线泵转子副进行静力学仿真分析,得出转子副处于不同啮合位置,在驱动转矩和压力油作用下的的应力和形变云图,完成静力学校核与模态分析。根据静力学分析结果,对摆线泵三组主要摩擦副开展研究,建立齿间滑移摩擦副弹流润滑模型、外转子圆周摩擦副流体动压润滑模型和轴向间隙油膜泄漏模型,完成对摩擦副油膜的分析与计算。然后,对微小型高转速摆线内啮合齿轮泵的流量特性进行分析,根据瞬时排量曲线建立AMESim仿真模型,研究配流盘吸排油窗口始末位置对摆线泵流量特性和压力脉动的影响规律。通过CFD软件对摆线泵进行流场分析,研究间隙油膜厚度、转速和压力对摆线泵流量特性的影响规律。最后,开展对微小型高转速内啮合摆线泵的实验研究。设计并加工摆线泵实验样机与高转速小型液压泵测试实验台,完成微小型高转速摆线泵的样机实验,验证了理论分析与仿真的正确性。实验结果表明样机能够在高转速下正常工作,满足性能指标要求。

关键词：摆线内啮合齿轮泵微小型高转速流量特性摩擦副分析

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微小型外啮合齿轮泵的研制

微小型外啮合齿轮泵的研制

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作者：车明阳哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

外啮合齿轮泵是一种液压动力元件,凭借其结构简单、抗油液污染能力强、自吸性好、成本低廉等优点广泛应用于机械工程、车辆运输、石油化工等领域,随着加工制造技术的发展,外啮合齿轮泵的缺点得到改善,在航空液压系统中占有更重要的地位... 详细信息

外啮合齿轮泵是一种液压动力元件,凭借其结构简单、抗油液污染能力强、自吸性好、成本低廉等优点广泛应用于机械工程、车辆运输、石油化工等领域,随着加工制造技术的发展,外啮合齿轮泵的缺点得到改善,在航空液压系统中占有更重要的地位,但也对齿轮泵有了高速化、轻量化等更为严苛的性能要求。本论文以研制一款微小型外啮合齿轮泵为目的,针对题目给出的性能指标,提出相应的措施,以此为基础,进行零件的参数计算、结构设计、静力学特性分析,对摩擦副的摩擦性能和流场特性的理论分析和仿真研究,并进行样机性能试验。运用渐开线理论得出齿轮啮合曲线,根据性能要求确定齿轮的基本参数并对齿形进行修正,分析齿轮啮合情况,得到机械效率与出口压力对齿轮啮合最大接触应力的影响。对重要零件浮动轴套进行结构设计,提出抑制空化现象、平衡径向力、改善轴承润滑的措施。通过Solid Works软件建立齿轮泵零件的三维模型,并利用ANSYS Workbench软件进行静力学分析、强度校核和模态分析。对齿轮泵中存在的四处主要摩擦副进行研究。利用流体动压润滑原理分析齿轮副的转速与所受载荷对状态参数的影响,理论分析额定工况下齿轮啮合的弹流润滑状态和油膜厚度;根据泄漏造成的功率损失得到最佳径向间隙和最佳轴向间隙,通过摩擦磨损试验对比选取端面摩擦副摩擦性能较优材料;选取轴承类型并对不同润滑状态下的滑动轴承承载能力进行校核。建立齿轮泵的三维模型装配体,进行干涉检查,可得到齿轮泵内流道三维模型。利用Pump Linx软件对流道进行分析,研究进油口尺寸、轴向间隙、转速和出口压力对泵内流场压力分布、流量、容积效率、液压力和空化程度等特性的影响。进行微小型外啮合齿轮泵样机试验,加工各零件并进行装配,设计搭建齿轮泵性能试验台,验证理论设计和软件仿真的可行性,证明齿轮泵样机可以达到性能要求,并得到齿轮泵的实际工作性能。

关键词：微小型齿轮泵摩擦副分析流场仿真泄漏

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