大排量齿轮泵设计与动态特性仿真研究.pdf

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1、50FLUIDMACHINERYVo1．40，No．10，2012文章编号：1005—0329(2012)10—0050—04大排量齿轮泵设计与动态特性仿真研究孟传明(天地科技股份有限公司开采设计事业部，北京100013)摘要：设计特殊齿形的齿轮提高齿轮泵的排量；对主、从动轮啮合过程及接触强度进行了分析校核。将不同模数的齿轮进行叠加组合，设计双模数主、从动齿轮，提高齿轮啮合过程中的容积变化量；以刚度、阻尼、摩擦系数组成的系统来代替油膜，模拟主、从动齿轮的工作过程，再利用Workbench对主、从动齿轮进行接触有限元分析。计算分析结果表明：大齿啮合时x、Y最大接触力为6780N

2、和5400N，小齿啮合时x、Y最大接触力为6560N和5300N，主、从动齿轮的强度能够满足使用要求。关键词：大排量齿轮泵；双模齿轮；齿轮啮合；接触动力学中图分类号：TH325文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1005—0329．2012．10．011LargeDisplacementGearPumpDesignandSimulationofDynamicCharacteristicsMENGChuan-ming(CoalMining&DesigningBranch，ChinaCoalResearchInstitute，Beijing100013，China

3、)Abstract：Specialtoothgearwasdesignedtoimprovetheflowofgearpump，andthemeshingprocessandthecontactstrengthofthemain，drivenwheelwasanalyzed．Overlayingthedifferentmodulus，thed0ublemod~eofthemain-drivengearwasde-signedtoincreasetheamountofvolumechangesinmeshingprocessofthegear；Theworkingprocess

4、ofmain-drivengearwassimulatedwiththecompositionsystemofrigidity，damping，frictioncoeficientinsteadofoilfilm．Themain—drivengearcontactwasanalyzedbytheuseofWorkbenchsoftware；Calculationresultsshowthattheflowoftwo-modegearpumpistwiceofthevol—umeandthestrengthofthemain—drivengearmeetstherequirem

5、ents．Keywords：largedisplacementgearpump；two—modegear；gearmeshing；contactdynamics1引言2大排量齿轮泵设计普通齿轮泵在工作中，常会出现齿面疲劳损齿轮泵由前盖、后盖、泵体、主动齿轮、从动齿坏、断齿、断轴等现象，此外由于齿轮泵的排量和轮、轴套、侧板等零件组成，如图1所示，主从动轮压力较小，限制了齿轮泵的应用¨。本文提出的工作状态如图2所示。一种含有双模数齿轮的外啮合齿轮泵，对双模齿轮传动的动态特性进行分析，并以刚度、阻尼、摩擦系数组成的系统来代替油膜，采用Recurdyn仿真模拟齿轮泵的工作过程，再利用

6、Workbench对主、从动齿轮进行强度分析。本文所得的仿真结果为齿轮泵的受力分析及结构优化提供依据。图1齿轮泵装配体收稿日期：2011—10—21修稿日期：2012—09—112012年第40卷第10期流体机械511)计算接触力：Lankarani提出了基于Hertz接触理论的非线性弹簧阻尼模型，其接触力计算公式为：F=K6+其中，K=3l(k3)(h+)Cp)C=图2大排量齿轮泵齿轮啮合示意式中6——穿透深度本文中，主、从动齿轮分别由2种不同模数组RecurDyn的接触力计算模型如图3所示，计合而成，其参数如表1所示。算公式为：表1齿轮参数参数大齿小齿：硒+。丢IJllr

7、，模数43理论齿数1530实际齿数324齿宽(mm)4040齿顶高系数11顶隙系数0．250．25D3齿轮泵的动力学仿真图3接触力计算模型本文采用Recurdyn对齿轮泵的工作过程进式中k——接触刚度系数行动力学仿真，在Recurdyn中，提供专业的齿轮c——阻尼系数工具包，该工具包具有齿轮建模、分析功能，能够r——刚度指数自动生成齿轮的几何体并能自动定义接触关系。r：——阻尼指数齿轮的种类包含平齿、斜齿、锥齿轮、内啮合齿轮、——凹痕指数蜗轮蜗杆、准柔性齿轮等。齿轮几何形状自动生艿——穿透深度成、齿轮截