VICKERS渐开线外啮合齿轮泵的分析

　　
　　齿轮泵是一种常用的液压泵，主要用于各种液体的流量控制，常用于喷漆、医药、石油化工等领域。但目前一般齿轮泵的精度和稳定性均较差，经常出现流量和压力脉动大、噪声大、泄露、排量不可调等现象。齿轮泵在液压系统中的地位很重要，是保证液压系统正常工作的动力源。相对于其它结构的泵，齿轮泵结构简单、重量轻、价格低、制造简单、维护方便、转速变化范围大，并且系统对油液的污染不敏感，所以在机械系统中应用非常广泛。现代机械工程对齿轮泵也提出很多新要求，如压强高、排量大、脉动低、噪音低等，所以对齿轮泵的性能分析与改进成为了很重要的课题。

　　析和数值计算，为齿轮泵的设计提供必要的理论依据。1.根据渐开线形成原理得到齿廓方程、啮合线方程。并对齿轮啮合重合度、啮合滑动进行了分析。2.分别计算了齿轮泵齿间区的流量、齿轮啮合区域的流量，Z后就得到了齿轮泵的流量。在时间和转速确定的情况下，得到齿轮泵的流速。外啮合齿轮泵的结构对其内部的流场有很大的影响，采用fluent有限体积法求解计算模型，就不同ZX距和转速情况下外啮合齿轮泵内部流场的变化特点进行对比。结果表明：（1）在齿轮泵的吸油口压强比压油口压强低，且流体压力呈周期性变化，在齿轮的啮合齿对间形成了困油；（2）ZX距越小（大），出口处的平均速度越大（小），进出口压力差越大（小），困油区压力越高；（3）出口流速和转速呈线性正比关系。设计时选用稍大的ZX距可降低困油区压力。3.通过理论分析可以知道齿轮周围的压力是周向变化的，齿轮受到的液压径向力是不对称的，并通过数值模拟得到了验证。由于两齿轮的啮合，齿轮间具有相互作用的啮合力，通过计算得到齿轮受到的啮合力和扭矩。通过有限元法，利用ansys软件，对齿轮啮合接触应力进行数值分析，得到了齿轮的应力分布情况，为齿轮的设计提供参考。4.围绕齿轮泵设计的参数进行讨论，只要确定了齿数Z、模数m、齿厚b，就能基本确定齿轮泵的结构，并讨论了齿轮泵设计中Z关键的步骤。分析了困油的主要形成原因，并给出了困油的解决方法，即设计卸油槽。根据齿轮泵径向力的计算方法给出相关的减少径向力的方法。以流量脉动为优化对象，建立了设计参数优化模型。主要工作如下：1、计算得到了齿轮泵流量与齿轮主参数、齿轮泵泄漏量和齿轮泵径向间隙的关系。在此基础上，采用参数化设计的方法，建立了流量分别为3ml/r、5ml/r和10ml/r的齿轮泵实体模型。2、分别采用18CrNiMo与45号钢作为齿轮泵与主轴的制造材料，并确定了其热处理工艺；随后开展了齿轮泵关键部件齿轮的加工工艺研究，并提出了一整套完善的齿轮加工工艺方案。3、为实现齿轮泵流量的精确控制，搭建了齿轮泵流量测试试验平台。Z终不仅分析了齿轮泵轴向间隙、径向间隙变化对齿轮泵工作转速范围内流量变化的规律性影响，而且得到了在不同液压油粘度、齿轮间隙下，齿轮泵试验流量和理论流量的关系。

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