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齿轮泵间隙与泄漏及优化设计

发布日期:2017-02-23 点击:

齿轮泵的泄漏有三个途径,即径向间隙泄漏、端面间隙泄漏、啮合线处泄漏。在正常啮合情况下,通过啮合线处的泄漏非常少,一般不予考虑。所以,主要针对径向间隙泄漏和端面间隙泄漏的泄漏量进行分析。由于水的运动粘度很低,故需要提高水压元件的加工质量和配合精度,适当调整配合间隙大小,选用尺寸稳定性能好,顺应性好且的摩擦副材料的密封材料,以减小泄漏损失。

在设计齿轮泵用齿轮的时候,主要考虑以下几点:在达到排量的要求下,齿轮的外形尺寸应尽可能小,以得到较小的齿轮泵外型;尽可能降低流量脉动,减少噪音;尽量减少泄露及摩擦损失以提高油泵效率。通过分析齿轮参数对齿轮泵工作性能的影响,提出了外啮合齿轮泵的一些设计计算方法及要求,同时从理论上推导了一些在设计计算中使用的计算方法,作者认为,应用于农业、工程、运输和矿山机械等方面的齿轮泵对输油的均匀性要求是次要的,但是应能达到   的压力,、大流量的输出,所以一般为7-14个轮齿,机床用的齿轮泵,先要求运转平稳,一般为14-19个轮齿,所以在设计齿轮泵时,在可能的条件下,尽可能选取模数小、少齿数的齿轮,以达到体积小、重量轻的目的。通过分析斜齿齿轮泵重合度要求的特殊条件,构建了以斜齿齿轮泵的输出流量脉动小为目标函数的斜齿齿轮泵齿轮参数优化的数学模型,使用拟牛顿乘子优化方法寻求使齿轮泵的性能趋于佳的齿轮参数。

对于油压齿轮泵,由于工作介质粘度大,且齿顶与壳体的径向间隙和端面的轴向间隙很小,所以液体在其中流动的雷诺数较小,因此建模时按层流处理。但水的粘度较低,导致边壁对整个液流的粘附作用较弱,流动状态不确定,这也是水压齿轮泵较油压齿轮泵的一个难点。为了给水压齿轮泵的设计提供一个理论上的依据,决定采用层流的假设进行理论分析,然后通过实测泄漏量与理论推导相比较,得到流动状态。

端面泄漏途径主要是压油腔和过渡区齿谷的油液由齿谷根部经齿轮的轴向间隙流入轴承腔内,由于其占总泄漏的百分比大,因此减小端面泄漏对提高齿轮泵的容积效率起到至关重要的作用。

可根据两平行旋转圆盘,缝隙内的粘性层流运动进行分析,既有压差作用引起的泄漏,又有离心惯性项相对泄漏的补偿。利用N-S方程可求出齿轮泵径向间隙理论泄漏量。


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