困油现象对泵齿轮副综合刚度的影响分析.pdf

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1、第27卷2011年第4期4月农业工程学报TransactionsoftheCSAE、，01．27No．4Apr．2011153困油现象对泵齿轮副综合刚度的影响分析李玉龙(成都大学工业制造学院，成都610106)摘要：为了对外啮合齿轮泵齿轮副的动力学模型进行综合刚度的计算，从泵齿轮副的侧隙位置和啮合位置的交替变化，以及体积弹性模量的定义，建立了包括接触刚度与困油刚度在内的泵齿轮副综合刚度的计算模型，进行了一个困油周期内实例的仿真计算。研究结果表明泵齿轮副在综合刚度方面与常规齿轮副有所不同，困油刚度是影响综合刚度的最主要因素之一，得出了困油的存在能够

2、减缓泵齿轮副振动的结论，为泵后续的动力学分析提供参考。关键词：齿轮泵，接触，刚度，外啮合齿轮泵，困油现象，接触刚度，困油刚度，综合刚度doi：10．3969／j．issn．1002—6819．2011．04．026中图分类号：TH325，TP271+．31文献标志码：A文章编号：1002-6819(2011)-04-0153-05挛玉龙．困油现象对泵齿轮副综合刚度的影响分析[J]．农业工程学报，2011，27(4)；153—157．LiYulong．Impactanalysisofcompositestiffnessingearpairofext

3、ernalgearpump网．TransactionsoftheCSAE，2011，27(4)：153—157．(inChinesewithEnglishabstracO0引言外啮合齿轮泵是一种用于泵送工作油液的动力泵，其结构简单，在车辆、工程机械等领域得到了广泛的应用。泵结构的核心是一对齿轮副，与常规齿轮副的动力学特性研究一样【l。3】，油泵齿轮副的研究一直深受关注[4-101。齿轮副动力学建模的首要任务就是确定啮合过程中的综合传递刚度(简称为综合刚度)，油泵齿轮副动力学模型的建立，也不例外。文献『11．12]从接触刚度和油膜挤压刚度2个方面给

4、出了油泵齿轮副的综合刚度，结果表明油膜挤压刚度比接触刚度小许多，除主、从动齿面逼近接触外，油膜挤压刚度的影响可以忽略不计，文献[10]对此也进行了仿真计算，并得出同样的结果。油泵齿轮副由于完全浸泡在工作油液中，加上困油等因素的综合影响，其动力特性与常规齿轮副有何异同，尤其泵困油现象对综合刚度、扭矩的计算有何影响，李玉龙等对考虑困油和卸荷的泵动态扭矩进行了计算【13l，李玉龙【10l虽也曾对泵用齿轮副的动力学进行分析，但其中并没有考虑到困油现象对综合刚度的影响，除此之外，目前鲜有其他相关文献涉及。为此，在忽略油膜挤压刚度的基础上，本文将针对困油现象

5、对泵用齿轮副的综合刚度的影响进行深入研究，为泵后续的动力学分析提供参考。1综合刚度的建立图la～lh描述了偏向Dl、02的困油区1、2从图la的形成到图1h结束的全过程[1们。设J为图1中啮合位置Ⅳ1处Dl上的曲率半径，m，对应于图la～lh的8个特收稿日期：2010-05-05修订日期：2011．03-30基金项目：成都大学引进人才科研启动基金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：le

6、o-world@163．com殊点分别进入啮合时的s设为＆、如、s。、曲、Se、趴sg和勘，它们均是齿形参数的函数【l们。以图1中偏向D1的困油区1为例，当不考虑齿轮副的振动时，图2a中的初始侧隙值c0均会反映在侧隙H处。否则，由于D2啮合轮齿在01齿槽中左右振动，co会在侧隙日处和啮合Ⅳ处进行动态调整。在图2b所示只％位置下，如果以0．5co的侧隙位置作为振动起始位置，即在此处，振动位移变量XN--O，且规定局的正方向指向使Ⅳ啮合处啮合间隙减小的方向，如图2b所示。对任一的曲率半径s，由于D2啮合轮齿在D1齿槽中左右振动，会造成图l中困油区1和

7、2的再次压缩或再次膨胀，从而对D2产生一定的额外作用力丝lfN)和蝇0叼，方向均规定与目。㈣同向，如图1所示。另外，在区间一即s∈sa山]中，由于单、双啮合区内的啮合点数和侧隙点数各不相同，所以综合传递力F(s，Xs)应分段表示如下F(s，耳)=昂I一昂。+目：+邮+蝇=巧。耳一Q∈，)KH叠N+KN≯N+Kt洋N+KT≯N％一日。+凹=秭．如一昂。瓦一Q∈∥)Kt水N％一％一晶：+觚+幔=峨，耳一0∈产)KH、XN—KH≯N+KnXN+KTZN目。一日：+蚯=妊。耳一巧：瓦+0∈产)KT≯N％一日：+目2+鹋+鹋=K，瓦一0∈∥)KHoN七KN

8、≯N+KTLXN+KT≯N(1)式中，Km、Km和Km、Km分别为ⅣI、M和脯、飓处的接触刚度，N／m；Kn、Kr2分别为困油区l、2的