陈英[1]2004年在《外啮合齿轮泵的间隙优化及振动和噪声的研究》文中指出齿轮泵作为一种液压传动的基础元件，除具有公认的结构简单、体积小、重量轻、价格低等优点外，还有结构上容易实现多联化、抗污染能力强、可在恶劣条件下工作等特长，成为使用最可靠、应用最广泛的一种液压元件。自液压技术应用以来，齿轮泵高压的研究从未间断过。但随着压力升高，齿轮泵的效率降低，内泄漏增加，造成功率损失。由于一般液压系统的能量有60%的输入功率转化为热能消耗掉，而无功功率不仅造成能源的浪费，而且转化为热量，使油温发热，并引起较大的振动和噪声。严重影响油泵的工作稳定性和使用寿命。故现代液压系统的设计，把提高系统效率，降低能耗作为重要的质量指标。液压泵作为能量转换装置，对液压系统的总效率影响很大，而效率的高低，主要取决于元件的结构设计，而齿轮泵的效率主要包括容积效率和机械效率。容积效率与间隙的叁次方成正比，机械效率与间隙成反比，因此，有必要对齿轮泵的间隙进行参数寻优。同时，外啮合齿轮泵的噪声比较大，作为液压系统主要的噪声源，大约的70%的振动和噪声起源于泵。而振动和噪声已成为液压技术向高压，高速发展的主要障碍。因此有必要对噪声产生的机理，影响因素和控制方法进行分析和探讨。为提高齿轮泵的效率，需对其能量损失进行分析。齿轮泵的能量损失主要包括容积损失和机械磨擦损失。容积损失主要体现为泄漏。泄漏分为内泄漏和外泄漏，外泄漏主要发生在泵体与前，后端盖之间的接合面上，主要由两者间的密封不良引起，外泄漏应该避免，或者减小到最低程度。内泄漏的主要形式为间隙泄漏，内泄漏的主要途径为：齿轮端面间隙的泄漏，齿轮径向间隙的泄漏，齿面接触处的泄漏，液体压缩时的弹性损失。泵的机械损失主要体现为各部分的摩擦损失，主要包括：齿顶与液体的粘性摩擦损失，齿轮端面与液体的粘性摩擦损失，轴和轴承的摩擦损失，齿轮啮合的摩擦损失，轴和轴封的摩擦损失。CBZb2系列的外啮合齿轮泵，其端面泄漏约占总泄漏的～，径向泄漏约占总泄漏的37%～49%，弹性损失约占总泄漏的2%～3%。齿轮泵在的能量损失相对两部分损失比较，占的份额较少，因此只考虑与间隙有关的机械损失。而容积泄漏与间隙的叁次方成
杜沙沙[2]2011年在《外啮合齿轮泵模型建立以及振动和噪声研究》文中研究指明本文以建立外啮合齿轮泵整体动力学模型为目标而展开工作，分别建立了齿轮泵的困油模型、齿轮啮合模型以及壳体结构系统模型。通过对模型的建立，然后对其进行仿真分析和研究，能够对齿轮泵的困油压力、啮合特性以及振动特性进行准确地评估与预测。同时还研究了异齿数对齿轮泵的影响，齿轮泵噪声产生机理以及控制方法。主要工作包括以下几个方面：(1)以啮合点到节点的长度为整个论文的位置变量，建立齿轮泵困油模型，得出齿轮泵的相关参数，主要包括流量、容积、泄露量的计算。(2)研究异齿数对于齿轮泵的影响表现在哪些方面，得出主大从小的异齿数组合对于流量特性有利，对困油现象不利；主小从大的异齿数组合对其影响则相反。(3)对齿轮泵模型进行仿真得出，当考虑困油压力对齿轮啮合产生影响时，即困油模型和齿轮啮合模型耦合的情况下得出的结果更加可靠，更能真实反映齿轮泵的运转过程。对于壳体结构系统模型的仿真主要分两部分，静力学分析和模态分析，并对泵壳结构进行优化分析，在满足强度和刚度要求的情况下通过减少壳体厚度达到减轻重量、节省材料、提高经济效益的目的。(4)提出齿轮泵噪声进行实验方法，并且研究其噪声产生机理，以及依据噪声机理提出有效的降噪措施。
刘圆圆[3]2018年在《外啮合齿轮泵高压化的研究》文中研究说明外啮合齿轮泵具有结构紧凑、易加工制造、转速范围大、以及对油液污染不敏感等优点,因此被广泛地应用于机床、工程机械等多种液压系统中。为了满足现代工业以及液压传动控制系统的要求,高压、高效的齿轮泵已成为液压行业的发展趋势,但是当齿轮泵的工作压力提高后泵体内部会出现油液回流现象,导致泵泄漏增加、容积效率降低,径向力也随之增大。因此要实现齿轮泵的高压化就必须在以下两方面取得技术突破:一方面要减少泵在高压下的泄漏量,使泵保持较高的容积效率;另一方面要减小径向力,提高轴与轴承的承载能力,延长泵的工作寿命。本文以某一型号的渐开线外啮合齿轮泵为研究对象,以提高泵工作压力与容积效率为目的,对其径向力、间隙泄漏、困油特性等进行分析,为外啮合齿轮泵的高压化提供理论依据。本文的主要的研究工作可以概括为以下5点:1.将流动特性及湍流理论、流体动力学的叁大控制方程及粘性流体运动方程作为动态理论的研究基础,首先利用二维绘图软件CAXA对泵进行二维建模,再用GAMBIT对模型进行网格划分,最后采用FLUENT动网格仿真技术分析了外啮合齿轮泵的困油现象。2.在现有的理论基础上推导出齿轮泵径向力的计算公式,从理论计算公式和模型结构分析了影响径向力的因素。提出了扩大高压区、扩大低压区、开液压平衡槽、减小压油口尺寸方法减小径向力。3.从泵运行中产生的径向合力引起的困油容积变化的角度出发,通过测算一个轮齿从进入啮合到退出啮合一个周期内困油容积的变化数值,分析了径向不平衡力对齿轮泵困油容积的影响规律。4.建立了渐开线外啮合齿轮泵内泄漏的数学模型,分析了泵内泄漏的途径并对其泄漏流量进行定量计算,以泵总功率损失最小为目的,通过理论分析得到泵径向间隙和端面间隙的最优值。5.通过仿真程序JLZY.CPP迭代计算求得了泵的最优间隙值,并通过仿真程序JLCY.CPP得到泵在最优间隙下的机械效率和容积效率。通过改变齿轮泵的间隙值、出口压力以及转速分析了齿轮泵的能量损失,并计算了其总的工作效率。
叶清[4]2007年在《内啮合齿轮泵几何参数及流量脉动的研究》文中研究表明液压泵是整个液压系统的动力源部分，它把机械能转化为液压能，其作用是很重要的。内啮合齿轮泵结构紧凑、尺寸小、重量轻、使用寿命长、流量脉动小，高转速下，可获得较高的容积效率。目前，围内对高压内啮合齿轮泵的研究并不多见。就设计高压内啮合齿轮泵的问题，我们对IPH型内啮合齿轮泵进行分析，计算出其主要几何参数，推导出其轮齿啮合时不发生渐开线干涉、齿廓重迭干涉和径向干涉的条件，并代入各参数进行验证，最终确定其几何参数。针对内啮合齿轮传动的特点，木论文论述了内啮合齿轮泵的泵齿轮采用正变位齿轮的必要性。对IPH型内啮合齿轮泵各部件进行分析研究，得到其径向补偿原理和轴向补偿原理，以及滑动轴承内部开设螺旋油槽的作用及原理。对内啮合齿轮泵的瞬时流量和排量的计算公式进行推导，利用原理对流量不均匀系数公式进行推导，用IPH型内啮合齿轮泵的参数对以上叁个公式进行计算验证。推导出一种比较简单并比较精确的排量近似计算公式，并绘出排量、流量脉动系数与变位系数的关系曲线，流量脉动与模数的关系曲线。在推导出瞬时流量、排量和流量不均匀系数计算公式的基础上，分析泵齿轮参数对内啮合齿轮泵排量、齿轮泵轴承负载、流量脉动、齿轮泵噪声、振动的影响，从而可以看出进行泵齿轮几何参数研究的必要性。本文的研究成果对进行内啮合齿轮泵设计具有重要的理论指导作用。
HASSAN, ABASHAR, BABIKIR, BABIKIR（阿巴沙）[5]2013年在《减小外啮合齿轮泵流量脉动的措施研究》文中研究表明液压设备被广泛地应用于航天、航海、工业生产等各种机械制造业领域。液压系统具有压力高、单位体积输出更大功率、布置灵活、控制方便、寿命长等特点。但是液压设备也有其不足之处，如效率相对电机低、对温度敏感、易泄露、脉动波动等。在液压系统中最常用的液压泵是齿轮泵。齿轮泵从工作原理上属于容积式液压泵。容积式泵的工作原理是：密封的容积腔内体积随着时间的变化而进行周期变化，容积变大时进行吸油，容积变小时进行排油，这样的周期变化完成了对液压系统中油液的供给。但是这种容积随着时间变化必定带来液压排油的周期变化，因而带来液压系统脉动。齿轮泵具有体积小、质量小、转速范围大、自吸性能好等特点，广泛应用在液压系统中，但是齿轮泵内泄露大，压力脉动大，在精密设备中应用受到局限。齿轮泵工作时利用两个齿轮互相啮合，齿轮之间容积空间变化来输送液压油。齿轮泵有很多种，按啮合方式可分为外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵；按齿轮的齿形来分可分为正齿轮泵、斜齿轮泵、人字齿轮泵等。齿轮泵通过齿轮啮合进行液体的输送，液体输出流量随着齿轮啮合角度变化而变化，这样造成了液压系统脉动的产生，脉动带给液压系统振动与噪声，对液压系统的精度造成影响，使液压系统性能降低，甚至出现破坏液压系统元件使液压系统无法正常工作。因此解决液压系统脉动可以有效提高液压系统的性能，提高液压输出精度，减少噪音等。本论文主要围绕外啮合直齿轮泵进行分析研究，提出直齿轮泵脉动产生的原因，对直齿轮泵脉动理论进行分析，提出减小直齿轮泵脉动的方法。具体内容有：（1）对外啮合直齿轮泵的结构进行分析，对外啮合齿轮泵流量不均匀性的理论进行分析，找出外啮合直齿轮泵产生脉动的原因；（2）搭建实验平台，对外啮合齿轮泵系统脉动进行测量，对实验数据进行分析，找出外啮合直齿轮泵脉动理论与实验数据之间的误差原因；（3）提出外啮合直齿轮泵脉动减小方法，验证其正确性与可行性并总结结论。
高家赫[6]2015年在《变排量齿轮泵叁维内流场分析》文中进行了进一步梳理变排量齿轮式机油泵因其润滑效率高、燃油消耗率低等优点,成为发动机机油泵的主要趋势。但是由于变排量齿轮泵非全啮合状态的存在,造成了其与传统定排量齿轮式机油泵的不同,使定量泵存在的空化和困油问题在变量泵中更加突出,从而导致润滑效果降低。为提高变排量齿轮泵的总体性能,并为进一步的优化设计提供借鉴。本文建立变排量齿轮泵CFD模型,分析了变排量齿轮泵的空化特性及流量特性,对其困油区域卸荷槽进行了优化,并研究了齿轮副设计参数对流体输运特性的影响规律。主要研究工作包括:第一,针对变排量齿轮泵在不同转速时齿轮对应不同啮合长度的特点,运用定量分析的方法对变排量齿轮泵建模并进行仿真分析,得出变排量齿轮泵在不同转速工况时的啮合宽度公式,并通过试验对模型及公式进行验证。基于验证的变排量齿轮泵模型进行仿真计算,对其空化特性进行分析,得出变排量齿轮泵的空化区域主要发生在进油腔齿轮啮合区域,并进一步研究不同影响因素对其空化的影响。然后,针对变排量齿轮泵叁种主要的间隙泄露进行分析,研究不同的间隙对泵流场的影响,并得出轴向间隙泄露对流场的影响最大。第二,重点研究变排量齿轮泵的困油现象,并对卸荷槽进行了优化。通过分析变排量齿轮泵的困油过程,对困油容积进行求解,为变排量齿轮泵的困油分析提供理论依据。通过对变排量齿轮泵CFD模型的仿真计算,对困油区域的压力脉动进行分析,同时研究不同影响因素对困油区域压力脉动的影响。基于变量泵的运行机理设计契形卸荷槽结构,并运用正交实验方法选出最优卸荷槽形位,通过对比加新卸荷槽前后的仿真计算结果验证了卸荷槽的有效性。结果显示在相同的流量情况下,靠近吸油腔的困油区域压力脉动降低9.9%,靠近排油腔的困油区域压力脉动降低8.3%。第叁,通过研究变排量齿轮泵的齿数、模数、压力角、啮合齿宽、重迭系数、变位系数以及齿顶高系数等齿轮副参数对泵流体输运特性的影响,得出齿轮副参数对流体输运特性的影响规律。并根据规律重新设计齿轮副,通过仿真计算分析重新设计齿轮副的变排量齿轮泵,计算结果得出新齿轮副使泵的排量提升3.3%,流量脉动系数降低2.1%。本文旨在建立变排量齿轮泵的流体仿真和优化流程,所提出的方法与得出的结论,可推广应用于其它类似变排量齿轮泵的设计,能够为变排量齿轮泵的理论研究与设计提供一定的技术支持。
周二杰[7]2017年在《CB-B32型齿轮泵的CAE分析及参数优化研究》文中研究指明齿轮泵是一种工业生产和生活中非常常见的液压泵。渐开线外啮合齿轮泵具有体积小、重量轻、性能稳定等一些优点,应用很广泛。但是,由于渐开线齿轮啮合的结构特点,齿轮泵内部存在油液泄露、流量脉动,啮合处困油等一系列缺点。本文基于小型农用齿轮泵CB-B32型齿轮泵为例,使用CAE相关软件,利用有限元法,对相关问题进行分析和优化,为渐开线齿轮泵更好的发展和进一步研究打下基础。本文的主要研究内容和结论如下:(1)对CB-B32型齿轮泵进行拆卸,分类编号,进行尺寸测量,并使用经典叁维建模软件Pro/E进行叁维建模,并进行装配和干涉分析。得出全局干涉为零,证明建模的正确性,清晰地反应了齿轮泵内部的机构,并为下面章节齿轮泵的分析打下了基础。(2)简化齿轮泵的二维模型,使用GAMBIT软件对齿轮泵边界进行前处理,导入FLUENT软件中,进行流体分析。得到齿轮主轴不同转速下齿轮泵内部压力云图、速度云图和流线图等,有助于更好的理解齿轮泵内部困油、流量脉动等现象,也为齿轮泵主动轮转速的选择确定了合理的依据。(3)简化齿轮泵内部两渐开线齿轮的叁维接触模型,导入ANSYS软件中,分别进行接触分析和弯曲疲劳分析。结合两渐开线齿轮啮合的结构,得到两齿轮的等效应力分布图和等效弯曲应力图,得出齿轮接触最大应力的位置,也就是最容易发生疲劳破坏的地方,为下一步齿轮的参数优化和齿轮的研究打下良好的理论基础。(4)使用ADAMS软件对齿轮接触进行动力学和运动学分析,并基于齿数和模数进行优化研究。得到优化后的齿数和模数,可使齿轮运行更加稳定、噪声更小、寿命更长、应力更小。(5)对简化的齿轮泵主轴进行模态分析,并与优化后的齿轮泵主轴进行对比分析,验证优化后的齿轮泵性能更优。
刘小雄[8]2013年在《高压外啮合斜齿轮泵特性分析与研究》文中指出液压泵是液压系统的动力源部分,将机械能转化为液压能。高压外啮合斜齿轮泵由于具有结构简单、体积小、重量轻、自吸性能好、对油液污染不敏感、工作可靠、寿命长、成本低、维护方便、流量脉动和噪声小的特点,是理想的液压系统动力元件。本文以英国戴维布朗液压系统有限公司的QS型泵为研究对象,对其各部件工作原理进行说明,以及对斜齿轮泵的特性进行分析,希望对进口泵的国产化有所贡献。首先,本文基于齿轮副的啮合原理,分析了斜齿轮齿轮副的啮合特性,并计算出了斜齿轮的相关参数。并用Ansys软件分析了斜齿轮啮合时的应力状态。其次,分析了斜齿齿轮泵圆周液体压力产生的径向力的变化规律,仿真QS型齿轮泵的圆周液体压力产生的径向力与低压腔包角的变化；仿真了由齿轮啮合产生径向力的变化规律；得到了斜齿轮泵的总径向力公式和了解了总径向力的变化规律,提出了减小径向力的方法。并对从动轮轴的强度和刚度及轮齿的弯曲强度进行了校核计算。另外,分析了斜齿轮泵的困油现象,推导出其平稳运行的条件。在保证斜齿齿轮平稳啮合和高低压腔不串通的前提下,推导出了为减轻困油现象,斜齿齿轮泵几何参数之间需要满足的关系表达式。此外,对斜齿轮泵的内部泄漏进行数学建模并计算出最佳间隙值。最后,对外啮合斜齿轮泵建立叁维模型,并仿真了外啮合斜齿轮泵所受的动态啮合力。
周俊杰[9]2015年在《齿轮泵多连通容积内空化演变过程及其影响研究》文中研究表明外啮合齿轮泵因结构简单、工作可靠被广泛应用于液压传动系统。随着工业应用和环境保护要求的提高，齿轮泵正朝着低噪声、低流量脉动以及高压高速化的方向发展。通常条件下由于回路的背压有限，入口压力较低，齿轮泵容易发生空化，析出的气体对齿轮泵的工作特性产生不利影响。因此，空化问题是齿轮泵研究中的一个重要方向。本文针对当前油液空化模型与齿轮泵流体动力学仿真模型的不足，围绕着外啮合齿轮泵内的空化演变过程和空化对齿轮泵工作特性的影响两条主线展开了系统的研究，运用理论建模、CFD仿真和试验分析相结合的研究手段，构建了基于集中参数法的齿轮泵多连通容积空化演变模型，揭示了齿轮泵内的空化演变规律，为进一步提高齿轮泵设计方法和探究空化与其它物理现象的耦合规律提供了有力工具，具有重要的理论和工程应用价值。通过考虑油液中空气析出与消解过程的时变性，建立了密闭容积内油气两相的动态空化模型，推导了油液属性（如密度和有效体积弹性模量）与含气率之间的本构关系，继而通过试验验证了该模型的有效性，并解释了密闭容积压缩膨胀过程中油液密度的“迟滞”现象。研究表明，油液密度主要受质量含气率影响而油液有效体积弹性模量主要受体积含气率影响；油液膨胀过程中空气的析出速率要大于压缩过程中空气的消解速率。将密闭容积内油气两相动态空化模型推广至连通容积，综合考虑容积内空气的析出和消解、相邻连通容积之间的质量交换以及容积自身体积的变化，推导了含气率微分方程。应用该方程建立了泵入口节流段的集中参数模型，研究了泵入口两相临界流效应，进而获得了喉口直径、油箱压力以及空气析出系数等对临界压力和泵极限供油转速的影响规律。结果表明，临界状态下节流段喉口区油液的流速等于声速；减小空气析出速率对改善齿轮泵空化性能有重要作用。将外啮合齿轮泵等效为多个连通的控制容积，建立了基于集中参数法的齿轮泵多连通容积空化演变模型，分析了气体在不同齿腔内的析出、流动、分布以及消解等演变过程，研究了齿腔内油液压力和含气率的变化特性，揭示了空化对齿轮泵内建压过程、容积效率以及压力流量脉动等特性的影响机理。研究表明，齿轮泵空化时内部泄漏增加，容积效率降低，出口压力脉动变大。最后，研究了空化对齿轮泵开式回路温升特性的影响。分析了回路中元件对外界的散热率，结合气体在齿轮泵流场中的演变行为，提出了空化产热的计算方法。利用液压系统的热力学方程，建立了齿轮泵开式回路的热力学模型，分析了空化时齿轮泵回路的油温变化过程，并通过了试验验证。研究表明，空化产热来源于齿轮泵建压过程中对气体的压缩做功，空化使回路中油液温度上升变快。
马富银[10]2011年在《汽车发动机机油泵的振动和噪声分析》文中认为载运工具的振动噪声一直是研究者和相关企业比较重视的课题，由此产生的一个较大的研究领域NVH分析是汽车、飞机等载运工具行业的一个主要研究方向，对环境改善和节能减排起到了重大影响。但是由于传统的动力总成的噪声如发动机机体振动噪声、汽车车身气动噪声、空调系统的噪声等降噪已越来越接近技术瓶颈，很难有较大突破，所以国际上较大的整车企业逐渐将注意力集中到零部件的减振降噪上。机油泵是汽车发动机上的润滑系统，由于高速运转，不但会消耗相当一部分的发动机功率，而且会产生较为剧烈的振动，从而引发噪声。第一章全面介绍了机油泵的各项性能指标和相应的评价方法，并有侧重点的对振动噪声相关指标进行了阐述。第二章考虑齿轮传动系统的非线性接触力学行为，结合齿轮系统的典型振动特征，对齿轮传动单元的动力学行为进行了研究和分析。与普通齿轮传动机械系统不同，机油泵结构受到发动机扭矩、机油的压力和冲击力等各种作用力，包括结构作用力和流体作用力。由此产生的结构振动行为属于流固耦合复杂振动行为，在进行求解时无法通过传统方法进行求解，需要考虑流固耦合作用。文章第叁章介绍了实现流固耦合振动的分析方法和基本理论，对复杂多物理场耦合的振动问题进行了初步的探索和研究。第四章结合发动机台架试验结果得到的瀑布图和频谱图，对两款不同类型的典型机油泵产品进行了模态分析，然后根据分析结果对结构进行了改进，得到了较好的改进效果。模态分析的结果还与试验测试的结果进行了对照，有效的验证了分析结果的可靠性。第五章根据数值模拟结果和对结构的改进结果，分别就对原有结构和改进结构进行了机油泵NVH台架试验测试，包括了对整个试验的设计和测试结果的分析处理等，对测试数据的走势和变化规律进行了对比和分析，给出了相应的变化规律。并通过FFT变换，对所测试的试验信号进行了频域下有效的处理和分析，对深入把握机油泵系统的NVH性能有重要意义。第六章对某款故障柴油机整机进行了异响识别试验，并通过对试验结果的分析，对异响源进行了识别。初步判定为润滑系统的机油泵的故障后，通过对机油泵单个部件进行振动测试和对振动信号进行提取、分析，测试分别采集了故障柴油机上使用的机油泵和无故障柴油机上使用的机油泵的振动信号，根据对信号的分析结果和数据特征对机油泵的故障原因进行了诊断和预测。第七章创新性的将试验测试与数值计算相结合，提出一种新的求解复杂振动响应的方法，先后通过振动测试、载荷假设、传递函数求解最终将载荷谱反求出来，再施加到结构上，得到振动响应。第八章创新性的提出了两种基于试验测试的求解复杂结构振动辐射噪声的新方法，一种是考虑模态振型的模态分割法，该方法简洁方便，可靠性强，在工程上有较大的运用价值。另外一种方法是基于振动响应测试对复杂载荷工况进行反求，进而求解整个结构的振动响应，再求解辐射噪声，该方法有严格的理论依据，求解结果精确，是一种非常有用的创新方法。文章总体以机油泵振动噪声为主线和案例，阐述了多种新颖的振动噪声问题及其求解方法，对解决工程实际问题有较大意义。
参考文献：
[1]. 外啮合齿轮泵的间隙优化及振动和噪声的研究[D]. 陈英. 吉林大学. 2004
[2]. 外啮合齿轮泵模型建立以及振动和噪声研究[D]. 杜沙沙. 辽宁工程技术大学. 2011
[3]. 外啮合齿轮泵高压化的研究[D]. 刘圆圆. 兰州理工大学. 2018
[4]. 内啮合齿轮泵几何参数及流量脉动的研究[D]. 叶清. 兰州理工大学. 2007
[5]. 减小外啮合齿轮泵流量脉动的措施研究[D]. HASSAN, ABASHAR, BABIKIR, BABIKIR（阿巴沙）. 吉林大学. 2013
[6]. 变排量齿轮泵叁维内流场分析[D]. 高家赫. 上海工程技术大学. 2015
[7]. CB-B32型齿轮泵的CAE分析及参数优化研究[D]. 周二杰. 江苏科技大学. 2017
[8]. 高压外啮合斜齿轮泵特性分析与研究[D]. 刘小雄. 兰州理工大学. 2013
[9]. 齿轮泵多连通容积内空化演变过程及其影响研究[D]. 周俊杰. 北京理工大学. 2015
[10]. 汽车发动机机油泵的振动和噪声分析[D]. 马富银. 上海工程技术大学. 2011
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