基于离心作用的齿轮泵容积效率和困油现象分析.pdf

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1、第27卷2011焦第3期3月农业工程学报TransactionsoftheCSAEVr01．27No．3Mar．201l147基于离心作用的齿轮泵容积效率和困油现象分析李玉龙，孙付春(成都大学工业制造学院，成都610106)摘要：为了解高速时工作油液的离心作用对泵容积效率和困油现象的影响，将离心作用对两者的影响归结于对泵进油侧原始含气比的修正。基于仅考虑工作油液中混入空气的可压缩性和含气、纯净工作油液分别累积在齿槽内、外侧的假设，建立了基于油液离心作用的下容积效率、困油区间内含气比和进油侧修正含气比的计算公式。两组数据的仿真结果表明离心应用对容积效率和困油现象的影响相反

2、，转速越高，对容积效率越不利；出口压力越低，离心作用对困油现象的影响越有利；齿形参数的选择存在优化的问题；该研究为泵的高速化发展提供一定的依据。关键词：齿轮泵，效率，离心作用，困油现象，含气doi：10．3969／j．issn．1002—6819．2011．03．028中图分类号：TP271+．3I，TH325文献标志码：A文章编号：1002—6819(2011)一03—0147-05李玉龙，孙付春．基于离心作用的齿轮泵容积效率和困油现象分析[J】．农业工程学报，2011，27(3)：147--151．LiYulong，SunFuchun．Theoreticalanal

3、ysisofvolumetricefficiencyandphenomenonoftrappedoilunderccntrifugationinexternalspur-gearpump[J]．TransactionsoftheCSAE，201l，27(3)：147—151．(inChinesewithEnglishabstracO0引言外啮合齿轮泵在高速旋转时，工作油液产生的离心作用使得油液不能填满齿槽的最大工作容积，而且原来混入工作油液中的空气(即含气)也会逐步累积在齿槽根部，开始出现空穴，从而导致泵的容积效率下降【l】。在泵容积效率的定义中，目前并没有把离心作用的

4、因素考虑在内【引。困油时，齿槽空穴对困油现象有何影响，目前也引起关注【31，2001年，Eaton通过齿面啮合压力的测量，验证了气穴现象的存在，并为此建立了困油的气穴模型Ⅲ；2006年，Borghi也分析了气穴和混入空气对困油压力的影响并加以实验验证【5】，2006年，Eaton基于质量连续方程对某航空用外啮合泵的困油压力进行了建模、仿真和试验【6】；2006年，杨元模认为由于离心作用，困油区发生气穴现象是必然的，转速越高，气穴越容易发生【l】，这在文献【7仲也得到了验证。文献[8】采用PumpLinx／CFD软件模拟仿真了困油过程的气穴现象，结果均表明空穴含气对困油压

5、力有较大的影响。不过，现有文献并没有给出含气百分比与转速的定量关系。为此，本文拟就离心作用之于泵的容积效率和困油现象的影响进行研究。1油液离心作用下的容积效率从泵容积效率的角度看，总希望进油腔侧齿槽中的工作油液能在出油腔全部排出，事实上，这是不可能的，其原因主要在于以下3个方面。收稿日期：2010-04-29修订日期：2011-02．17基金项目：合肥工业大学刨新科技基金资助和安徽省自然科学研究项目(2004KJ317)作者简介：李玉龙(1968一)，男，江苏泰兴人。副教授，博士，主要从事齿轮泵理论及现代设计方法研究。成都成都大学工业制造学院，610106。Email：

6、leo-world@163．corn一是最小困油容积会从出油腔将部分工作油液带回到进油腔，这一部分的工作油液损失为泵的工作原理所决定，无法避免【2J。二是齿槽中的工作油液一部分会通过齿侧间隙压入进油腔，其余部分则以轴向泄漏的方式压入到传动轴的间隙处和进油腔内。三是由于离心作用的作用导致进油腔侧中齿槽的储油能力下降。为区别起见，以叩鲫，f表示进油侧齿槽内含气的原始体积百分比，％，蟹鳓，凌示因离心作用引起的修正百分比，％。目前，泵容积效率定义为实际流量(Qf—AQ)与理论流量9之比，AQ为容积损失，主要包括端面间隙泄漏、径向间隙泄漏、齿面接触泄漏、油液压缩时的弹性损失【2】

7、，其中并没有包含离心作用的影响。基于研究油液离心作用的容积效率，在不考虑工作油液的可压缩性而仅仅考虑含气的可压缩性时，可通过式(1)就离心作用对泵容积效率的影响进行有效评定。编，J．!!二叠!垒二苎：些(1)“。Scc—sT曲式中，叩¨为离心作用影响下的容积效率，％，其计算关键在于1]gas,i*的确定；Scc为齿槽的截面积‘91，m?；岛min为最小困油面积‘101，m2，它们均为齿形参数的函数。2困油区间内含气比的建立研究困油现象的主要工作之一在于控制困油压力对泵性能的危害，在式(2)所示的困油压力仿真模型中pJ，离不开对影响困油压力