内啮合齿轮泵联接螺栓的载荷分析.pdf

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1、第6期(总第169期)机械工程与自动化N0．62011年12月MECHANICALENGINEERING＆AUT()MATI()NDec．文章编号：1672—6413(2011)06—0023—02内啮合齿轮泵联接螺栓的载荷分析梁冰冰，崔建昆(上海理工大学机械S-程学院，上海200093)摘要：螺栓组的载荷计算一般认为是各螺栓均分工作压力，但实际上各个螺栓受力可能是不相等的。以内啮合齿轮泵上的螺栓为研究对象，对压力进行合理分区，利用SolidWorks中的Simulation功能来分析螺栓受力情况，然后计算受力最大螺栓的应力。通过此方法可以检验能否采用低精度等级的螺栓以节约生产成本。关

2、键词：联接螺栓；预紧力；轴向载荷；横向载荷；应力中图分类号：TH131．3文献标识码：A0引言失效，失去紧密性，并在载荷变化时发生冲击。为此，内啮合齿轮泵是利用一对齿数差很小的内啮合齿在装配时控制预紧力是非常重要的。对于一般用的钢轮，借助于月牙形密封零件，达到泵油的目的。其原制螺栓联接，其预紧力Fa推荐按下列关系式确定：理是主轴上的齿轮带动齿圈同向转动，在进口处齿轮F0≤KavAl。⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(1)相互分离形成负压而吸人液体，齿轮在出口处不断嵌其中：为螺栓材料的屈服极限；A为螺栓危险截入啮合而将液体挤压输出。内啮合齿轮泵的特点是结面面积，A≈7c。／4，d为螺栓的最小直

3、径；K为构紧凑、压力和流量脉动小、噪声低、使用寿命长。系数，对碳素钢螺栓，K一0．6～0．7，对合金钢螺齿轮泵是由多个泵体组成的，而各个泵体通过4栓，K一0．5～O．6。根螺栓联接在一起。如果螺栓没有足够的预紧力则会1．2油压产生的工作载荷F使泵体联接处漏油；螺栓的强度不够则会发生断裂，内啮合齿轮泵的油压是3个区域的压力值的叠加，最终导致整个设备的瘫痪。因此，对内啮合齿轮泵上这3个区域定义为高压区、低压区和过渡区。因为3个4根螺栓的受力情况进行研究是非常必要的。区域形状不规则使得螺栓的受力不均匀，从而油压产生1螺栓所受外力分析的工作载荷F并不是由4根螺栓均分的。现在用齿轮泵螺栓联接是一

4、种承受预紧力和油压的紧螺SolidWorks中的Simulation功能进行分析，步骤如下：栓联接，而由于油压的不均匀分布，导致4根螺栓的①建立排油泵体和齿轮齿圈的装配体模型，如图l所受力不均，并且使每根螺栓上产生轴向载荷、倾覆力示；②对不重要特征进行压缩，点击面板上方的矩和横向载荷。这3种力均可用软件SolidWorks中Simulation，然后点击新算例；③指明材料，此处材料为的Simulation功能计算出。灰铸铁；④添加约束条件，约束螺栓处；⑤施加载荷，1．1预紧力Fo分别在高压区、过渡区和低压区施加压力；⑥划分网在螺纹联接使用前的拧紧称为预紧，通过预紧加格，分析结果；⑦右键

5、单击SolidWorksFeatureManager到螺纹联接件和被联接件上的力称为预紧力。预紧的中结果，单击列举合力，在选项中选反作用力，用此方目的是防止联接受载后被联接件之间出现间隙或横向法分别对4个约束处求反作用力，图1中，R、Fy、滑移，也可以防松。由文献[1]可知，在装配时对预分别指X、y、Z方向的分力。紧力要进行控制，因为预紧力Fo过大会使联接超载；因为合力最大处螺栓受力最大，也是最容易失效预紧力过小或工作载荷F过大时，则又可能导致联接的地方，故对合力最大处进行分析，若其满足强度要收稿日期：2011—05—03；修回日期：2011—06—23作者简介：梁冰冰(1986一)，

6、男，山东济宁人，在读硕士研究生，主要研究方向：齿轮泵及其相关技术·24·机械工程与自动化2011年第6期求即可保证各个螺栓都满足。经过对4个约束处的数用点的反作用力，详细数据见表l嘲。值比较，选出合力最大处，此处，螺栓的轴向力即为Z轴方向的力，此轴向力已经将倾覆力矩考虑在内；横向载荷F则为X、y轴方向力的合力。图z双级高压齿轮泵表14个螺栓作用点处所受分力与合力力螺栓1螺栓2螺栓3螺栓4Fx(N)579．54——528．99——1049．3999．1Fy(N)——883．31——676．66725．19835．39图1排油泵体和齿轮齿圈的装配体Fz(N)——3449．4——2594．9

7、——4652．7—54n．22螺栓的载荷计算合力F(N)3607．62733．34824．35565．7由表l可以看出螺栓4处受力最大，所以对螺栓4(1)根据结合面不滑移的条件可以求出FoⅢ：进行强度校核。并用上述方法得出轴向载荷和横向载F0≥学"JVC,nF^o⋯⋯⋯⋯(2)荷，进而得到预紧力、总拉力和拉应力，具体数值见表2。表2螺栓4所受载荷及应力其中：_厂为结合面间的摩擦系数，在此取0．1；为防滑系数，取值范围1．1～1．3，在此取值1。