齒輪泵是應用zui廣泛的容積式液體輸送泵,具有尺寸小、重量輕、制造容易、工作可靠、價格低廉、對油液不敏感、自吸能力強、維護方便等優點。但它的輸出脈動明顯、困油嚴重、排量小,限制了其應用場合。為了擴大其應用范圍,本文以齒輪嚙合理論為基礎提出了一種新型結構的齒輪泵。新齒輪泵對普通齒輪泵的結構做了必要的改造,通過把兩種不同模數的齒形組合在一起,將運動、動力傳遞功能與工作容積變化功能基本分離。分離后,排量增大為同等體積條件下普通直齒輪泵的2倍以上,而困油程度有明顯減輕。在新產品的設計過程中,詳細研究了齒輪泵的流量特性。推導了計算瞬時流量、流量脈動的計算公式,深入研究了齒輪泵的困油現象,推導出了計算齒輪泵困油容積變化量的計算公式。并建立了齒輪泵的優化設計數學模型。應用ANSYS軟件參數化建模的功能,對齒輪齒形進行繪制,建立了齒輪泵的參數化嚙合仿真模型。
此方法有利于齒輪設計的系列化和實現同類零件的標準化設計。采用有限元法對齒輪泵泵體的結構和受力進行分析,并利用ANSYS軟件的優化設計功能,以單位體積排量zui小為目標函數,實現了泵體結構的優化設計。使齒輪泵泵體的體積減小、結構更加合理有效,解決了傳統設計中憑借經驗的問題。對新型齒輪泵的間隙與泄漏作了詳細研究,建立了徑向間隙和軸向間隙二元流動泄漏模型,并推導了*間隙的計算公式。為了便于與現有齒輪泵進行性能比較,本文取連盛液壓機械有限公司生產的CBG3200齒輪泵做了對比分析。優化設計后的結果表明,新型齒輪泵單位排量的體積,比原泵下降了58%,困油容積變化量減少了約29%。因此,該大排量齒輪泵具有良好的市場應用前景,論文對于同類結構件的強度計算和結構優化也有著重要的借鑒作用。
齒輪泵是依靠泵缸與嚙合齒輪間所形成的工作容積變化和移動來輸送液體或使之增壓的回轉泵。由兩個齒輪、泵體與前后蓋組成兩個封閉空間,當齒輪轉動時,齒輪脫開側的空間的體積從小變大,形成真空,將液體吸入,齒輪嚙合側的空間的體積從大變小,而將液體擠入管路中去。吸入腔與排出腔是靠兩個齒輪的嚙合線來隔開的。齒輪泵的排出口的壓力*取決于泵出處阻力的大小。
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