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试分析高粘度齿轮泵的流体特性

发布日期:2018-02-01 点击:

高粘度齿轮泵的齿轮常见的有直齿、斜齿、人字齿、螺旋齿,齿廓主要有渐开线和圆弧型式。通常小型齿轮泵多采用渐开线直齿轮,高温齿轮泵常采用变位齿轮,输送高粘度、高压聚合物熔体的熔体泵多采用渐开线斜齿轮。齿轮与轴制成一体,其刚性及性高于齿轮与轴单独制造的齿轮泵。低压齿轮泵的齿轮常采用方形结构,即齿轮的齿宽等于齿顶圆直径。而高压场合使用的高粘度齿轮泵的轮齿宽度小于其齿顶圆直径,这是为了减小齿轮的径向受压面积,降低齿轮、轴承的载荷。

绿色   、清洁的水液压技术是流体动力领域重要的发展方向,随着环境保护意识的日益增强,水液压传动技术己经在农业机械中得到应用。不锈钢高粘度齿轮泵是水液压系统的核心动力元件,由于轴向柱塞结构的液压泵具有、功率密度大等优势,目前成熟的水液压泵产品主要以轴向高粘度齿轮泵为主。近年来华中科技大学、浙江大学等单位己开展了水向高粘度齿轮泵的研制工作。

与传统的油压泵相比,水具有饱和蒸气压高、空气溶解度低等特性,因此水压泵内易产生由水蒸气引起的空化。水向高粘度齿轮泵工作过程中缸体的高速旋转及柱塞的往复运动使得水在泵内的流动区域不断变化,水的低豁度使得大部分流动区域呈充分发展的湍流状态,因此水在泵内为复杂的非定常湍流空化流动,难以通过实验手段进行观测。

随着计算技术的发展,学者开始采用CFD技术研究轴向高粘度齿轮泵内的流动特性:但对高粘度齿轮泵内部空化流动的模拟尚缺少文献报道。本文以水向高粘度齿轮泵为对象,建立整泵工作过程中空化流动的CFD模型,对泵内的流动过程进行数值模拟,分析泵内空化产生的位置及其对流量和压力脉动特性造成的影响。

1、泵内柱塞腔的空化主要发生在吸水过程中,提升泵入口压力可以减小柱塞腔空化的程度。

2、泵内配流盘上的空化主要发生在吸排水减振槽处,空化程度比柱塞腔弱,提升泵的入口压力空化程度有所增加。

3、柱塞腔内平均压力和吸排水流量的动态特性与空化程度有关,入口提升后会导致柱塞腔在低压区发生压力脉冲。

4、提升高粘度罗茨泵入口压力可使泵出口的流量和压力脉动减小,但减小到   程度后,入口压力的进一步提高对脉动量不会再产生显著的影响。

一般来说,齿轮泵的泵壳越重,其耐温度、耐压强度也越高。泵体材料常采用球墨铸铁,亦可采用铸造铝合金硬模熔铸而成,或采用挤压铝合金型材加工制造。当输送的介质具有腐蚀性时,可采用成本较高的不锈钢材料。高粘度齿轮泵多采用含镍、铬量高的合金钢作为泵壳材料,这种材料在强度、性及成本方面的综合性能较好。为解决齿轮泵的困油现象,通常在泵盖上开设对称的卸荷槽,或向低压侧方向开设不对称卸荷槽,吸液侧采用锥形卸荷槽,排液侧为矩形卸荷槽,卸荷槽的也比液压工业中所用的齿轮泵要深。


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