为了充分缓解外啮合齿轮泵/马达困油现象,在确保产品输出能力不变的等排量前提下,分析模数对困油腔内的负荷流量、泄漏流量和卸荷流量的影响,提出了一种等排量大模数的设计方法,并基于这3种流量的瞬时平衡和同齿形参数、不同模数下卸荷面积的演绎计算,计算出困油压力并由此判断出困油现象的缓解程度。结果表明,对于给定的齿轮副和工况条件,等排量下的齿宽系数反比例于模数的3次方,模数越大,困油现象越趋于缓解,且径向力越小,但齿宽系数越小;同齿形参数、不同模数下的卸荷面积等于模数的平方乘基准模数为1下的卸荷面积,从而为同齿形参数、不同模数下的卸荷面积计算,提供了极大方便;卸荷槽外通的进出口压力互为颠倒,导致泵较马达的困油现象更严重,但等排量小模数马达同样也会出现较为严重的困油现象。得出了选择最大化/较大的模...

为了提高外啮合齿轮泵高转速时的气穴性能,提出了一种小侧隙、新环形卸荷槽和大入油压力的综合补偿方法。通过大、小侧隙下膨胀困油的变化区间、困油容积变化率和困油补偿流量及其卸荷面积与困油压力模型的建立,实例比较了常规矩形卸荷槽和新环形卸荷槽下的最小困油压力。结果表明,大侧隙的最大困油膨胀率和膨胀区间的长度均仅为小侧隙下的18.3%;由于卸荷槽间距的设置不同,大侧隙困油的最大卸荷面积仅为小侧隙下的7.9%;因此,大侧隙较小侧隙的气穴现象更严重,困油压力波动幅度为小侧隙下的1.93倍。得出了小侧隙、新环形卸荷槽和大入油压力的综合补偿方法,能有效缓解高速齿轮泵的气穴现象。

为解决齿轮泵现有另置困油缓冲槽所存在的问题,提出了一种具有两种重合度的轴向两段式齿轮泵,重合度大于1的齿轮段的困油负荷流量,由重合度为1的齿轮段的困油缓冲流量来平衡,从而实现困油现象的充分缓解。重点给出了重合度为1的齿轮段脱开缝隙的3D特征测量方法;由困油负荷流量等于困油缓冲流量,建立了困油压力式。最后,进行了实例演示和PumpLinx软件验证。结果表明,两段式齿宽比的灵活调整,弥补了现有另置缓冲槽不可调缓冲能力的不足,工况适用性强;考虑气穴压力的困油压力式,修正了困油膨胀时的负压情况,适用于任何结构下的困油压力计算。得出了该泵能有效缓解困油现象,而无需另置缓冲槽,且结构简单、加工方便的重要结论。

为明晰齿轮马达的困油特点及其对输出转矩、输出转速的影响,依序从马达齿轮副的啮合与困油过程、齿面的介质压力分布、困油压力求解模型等3个方面,建立输出转矩、输出转速与困油压力的耦合计算公式,并进行了实例运算与结果分析。结果表明,膨胀的困油与注入介质、压缩的困油与释放介质通过卸荷槽的接通特点,决定了齿轮马达的困油现象较齿轮泵要轻,常规对称的双矩形卸荷槽就能满足困油的卸荷要求;困油能有效抑制转矩脉动,卸荷面积越充分,透过卸荷槽的接通性越好,抑制效果越明显,而对转速脉动的抑制效果却不明显。研究成果为高质量齿轮马达的进一步研发提供了一定的理论依据。

为消除径向力对齿轮泵造成的极大危害,提出一款双静压平衡槽+牙形卸荷槽的无径向力方案和实施结构。首先,由压啮力的大小和方向计算,得出双静压平衡槽的形位尺寸;其次,由卸荷槽的设计准则,确定出牙形卸荷槽的形位尺寸;最后,实施卸荷面积的虚拟实测及困油压力的动态仿真。结果表明该结构确能实现无径向力和近似无困油力的创新目的。

为满足齿轮泵高速下的困油卸荷需要,提出一种新的卸荷面积更大、加工更简单的端楔主环形的新卸荷槽。基于齿轮泵的小侧隙困油卸荷原理,给出该槽的结构与尺寸;由三维模型的面积测量方法,测出一个困油周期内若干啮合位置处的卸荷面积;由所建立且被验证的困油压力模型,计算新槽、矩/圆形旧槽在3 000 r/min常速下及新槽在6 000 r/min高速、9 000 r/min超高速下的困油压力。结果表明:新槽的全程卸荷能力强,其中,主环形段的最大卸荷面积较矩、圆形卸荷槽分别增加31%、165%,端楔段的卸荷面积具有近似的直线特征,符合困油流量的线性卸荷要求;新槽常速、高速、超高速下的困油压力峰值使得出口压力分别增加2%、7.7%、14%,困油冲击小;困油压力谷值分别为0.03、-0.22、-0.61 MPa,高速下能避免气穴现象的发生,超高速下须结合较大的侧隙卸荷,方能满足气穴性能的要求...

为实现航天超低黏度齿轮微泵困油下无级调速的高使役性能,依序从齿轮微泵的困油啮合过程、瞬时流量及卸荷流量的3个方面,逐步建立出对应的流量均值和脉动系数式,并就困油压力和齿形参数对流量均值和脉动系数的影响,进行实例分析。结果表明:双卸荷槽对称布置下,单纯通过增加卸荷面积来缓解困油压力,对流量脉动的品质几乎无影响;轴向缝隙是影响困油压力和流量脉动的最大因素;轴向的阶梯缝隙能满足困油卸荷与降低轴向泄漏的不同需求。齿形参数的影响各异,尤其小模数与大齿数的组合能实现均值提高与脉动改善的双重目的。研究成果为高品质齿轮微泵的进一步研究与开发,提供一定的理论依据。

为挖掘压力角对齿轮泵整体性能的综合影响及分析,以20°标准压力角及25°大压力角和大侧隙齿轮副为例,在分析压力角对齿轮副传动平稳性、泵内密封、输出流量特性、泵轻量化效果等性能的基础上,重点分析大压力角对重迭系数和卸荷面积及其困油压力的综合影响。结果表明:相对于20°的标准压力角,25°时虽然重迭系数下降9.64%,流量脉动系数下降7.33%,单位排量泵体积下降0.37%,最大困油流量下降49.14%,但齿顶压力角增大10.58%,顶齿厚角下降16.36%,卸荷面积大幅下

为满足渐开线外啮合齿轮泵困油卸荷之需要,提出了一种具有更大卸荷面积、易加工的双斜型卸荷槽。基于常用的矩形卸荷槽,针对双齿啮合区与单齿啮合区之间不同的困油特点和卸荷措施,首先给出了双斜型卸荷槽的结构和形位设计;其次,由三维模型旋转面积的测量方法,得到一个困油周期内的卸荷面积,最后通过所建立的困油模型,进行双斜型、矩形卸荷槽下两类区域内的困油压力仿真。结果表明:双斜型较矩形能大幅提升卸荷面积,其中,双区的最大卸荷面积提升1.17倍,单区提升11.7倍;最大困油压力峰值,双区降低46.2%,对排油压力仅增加4.3%;单区则降低60.2%和仅增加1.6%,可视为无困油现象;双斜型两侧的型线轮廓,均由5个直线段和3个?2.0mm圆弧段组成,结构简单、易加工等。为卸荷槽创新提供一种新的途径。

为了解决困油现象的历程和困油压力对齿轮泵工作状态的影响,根据困油条件下齿轮泵齿轮的振动模型,由内部流场数值分析,将困油压力作为耦合的条件,建立了困油条件下的齿轮副振动和内部流场耦合的动态模型,并通过对模型解耦,分析困油压力对齿轮副振动的影响以及困油压力的具体表现形式。通过齿轮泵内部流场进行仿真,和对通过传感器采集的振动信号处理分析,明确了困油压力的大小及位置和困油产生冲击的程度,表明所建耦合模型正确可靠,能够用于困油压力预测、振动冲击分析与困油历程的仿真分析。