直线共轭内啮合VICKERS齿轮泵高压化技术研究

直线共轭内啮合VICKERS齿轮泵具有结构紧凑、流量脉动小、工作压力高、噪音低、自吸性能好、运转平稳、对介质污染不敏感等优点被广泛用于各类工程机械。高压化是直线共轭内啮合VICKERS齿轮泵的发展趋势。以型号QX53-40R的直线共轭内啮合VICKERS齿轮泵为研究对象,从几何原理和几何结构出发,对影响内啮合VICKERS齿轮泵高压化的关键技术问题进行了分析研究,为直线共轭内啮合VICKERS齿轮泵的进一步研究提供理论基础。

影响直线共轭内啮合VICKERS齿轮泵高压化的关键因素有两方面：径向力和间隙。本课题从这两方面问题着手进行了探讨。径向力是液压力与啮合力所产生径向力的合力,当泵的压力提高,径向力也随着增大,将出现零件之间摩擦发热、间隙油液泄漏以及主要零部件的变形量增加等问题。因此对直线共轭内啮合VICKERS齿轮泵进行受力分析是其它分析工作的基础。内齿圈受到径向力后对泵体产生较大压力,增加了内齿圈与泵体内壁之间的摩擦而发生胶合失效。根据内齿圈的失效形式提出了采用静压支承的措施,通过对内齿圈及泵体的受力进行理论分析及FLUENT数值模拟,得到使内齿圈达到受力平衡的静压支撑槽的位置及角度等关键参数。开设静压支撑槽可改善径向不平衡力的问题,有效防止发生胶合失效。为了解决由径向不平衡力产生的问题,除了提出平衡径向力的措施外,还可以提高泵零件的承载能力,比如提高滑动轴承承载能力,提高泵传动轴的强度、刚度以及稳定性等。采用有限元法对泵轴的承载能力、抵抗变形的能力进行校核,通过模态分析判断轴在工作状态下是否会发生共振,接着对传动轴进行谐响应分析,得到泵轴在激振力干扰下的抗振性能。由于直线共轭内啮合VICKERS齿轮泵固定间隙结构使得其存在泄漏问题,主要分析轴向间隙泄漏。通过对内部泄漏流量进行了数学建模并利用优化理论计算出了泵内齿轮副的间隙Zyou值。计算出螺栓连接泵体、泵盖所需要的预紧力和预紧力矩。采用有限元法计算直线共轭内啮合VICKERS齿轮泵在承受工作载荷之后,在不同螺栓预紧力作用下泵轴向间隙的值,并得出轴向间隙随预紧力的变化规律。同时,对直线共轭内啮合VICKERS齿轮泵壳体的强度与动刚度进行了校核分析。

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