基于流场的外啮合齿轮泵径向力计算.pdf

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1、2013年4月机床与液压Apr．2013第4l卷第7期MACHINETOOL&HYDRAULICSVoI_41No．7DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2013．07．001基于流场的外啮合齿轮泵径向力计算冀宏，赵光明(兰州理工大学能源与动力工程学院，甘肃兰州730050)摘要：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：

2、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。关键词：外啮合齿轮泵；内部流场；困油现象；卸荷槽；径向力中图分类号：TH137．51文献标识码：A文章编号：1001—3881(2013)7—001—4RadialForceCalculationofExternalGearPumpBasedonFlowFieldJIHong，ZHA0Guangming(SchoolofEnergyandPowerEngine

3、ering，LanzhouUniversityofTechnology，LanzhouGansu730050，China)Abstract：Tosolvetheproblemsofhighnoiseandseriousfrictionofbearingforacertaintypeofexternalgearpump，thereliefgroovewasdesignedandimprovedbythree—dimensionaldesigntoolandflowfieldsimulationsoftware，thenthevolumeand

4、pressureoftrappedoilandtheimernalflowfieldofthegearpumpintherotatingprocesswerecalculated．ByintegratingthepressureonthegearsuIfaces，thechangeruleofgearpumpradialforcebeforeandaftertheimprovementofreliefgroovewereobtained．Theresultsshowthatcomparedtotheoriginalgearpump，them

5、aximumandaveragevaluesofradialforceofthegearpumpwithimprovedreliefgroovearereducedto51％and76．5％．theradialforceinthecenterlineofthetwogearsisincreasedundertheinfluenceoftrappedoilphe—nomenon．Theresearchprovidesanumericalcalculationmethodfortheoptimaldesignofgearpump．Keyword

6、s：Externalgearpump；Internalflowfield；Trappedoilphenomenon；Reliefgroove；Radialforce齿轮泵是一种常用液压泵，具有结构简单、自吸进行了仿真与分析，得到更接近于实际的齿轮圆周压性能好、对油液的污染不敏感、工作可靠等优点，齿力分布。文献[6]提出了一种在AutoCAD环境下外轮泵的缺点主要是内泄漏较大、径向力大和困油现象啮合齿轮泵各容腔的测量方法。作者联合应用三维设引起较大的噪声、振动。困油容腔内压力骤升骤降，计软件Pro／E和FLUENT流场分析软件对齿轮泵困油可进

7、一步加剧齿轮泵径向力，周期性的压力冲击和气压力和内部流场进行计算，计算出旋转工作过程中齿蚀使泵的各零件受到很大的冲击荷载u，严重影响齿轮泵内部流场，获得卸荷槽改进前、后齿轮泵径向力轮泵的使用寿命。而合理开设卸荷槽，是降低齿轮泵变化规律，为齿轮泵径向力准确计算和优化设计提供困油压力的首要方法，也是减小径向力不平衡的措了一种方法。施之一。1齿轮泵困油现象分析齿轮泵实际工作过程中，齿轮的高速旋转和啮合1．1原齿轮泵困油模型点变动，齿轮泵内的流场和困油压力周期性变化，齿某型齿轮泵原卸荷槽如图1所示。在工作中发现轮所受的径向力也相应变化。一般常用经验

8、公式对齿轮泵噪声很高，一段时间后轴承磨损较为严重。经齿轮泵径向力进行计算，而精确求解相当困难。文献过实物测量后，发现连通困油腔和的齿侧间隙[4]分析了具有扩大高压区结构的外啮合齿