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棱杆式油泵结构设计及性能分析

胡绪琳  
【摘要】:齿轮泵是一种将机械能转化为液压能的机械装置,它作为容积式液体输送泵被广泛应用于汽车、石油、化工、建筑等各行各业中,与其他类型油泵相比,具有结构简单、重量轻、价格低、便于制造维修等优点。但是由于排量小、困油严重、振动噪声大、径向力不平衡等缺点严重限制了齿轮泵在一些行业的应用。为了解决这些问题,本文提出了一种新型结构的棱杆式油泵,在一定程度上改善了普通外啮合齿轮泵排量小和困油严重的缺点,扩大了应用范围。本文在查阅大量相关文献的基础上,分析了齿轮泵的应用现状,指出了研究棱杆式油泵的重要意义,展开了对棱杆式油泵的基础理论研究。论文一共做了以下几方面的研究: 在研究齿轮啮合规律的基础上,通过综合分析外啮合齿轮泵的工作原理,确定了棱杆式油泵的基本结构。为了方便与普通外啮合齿轮泵做对比从而更好的说明棱杆式油泵的结构优势,论文结合KCB-83.3型齿轮泵的基本尺寸设计了转子和腔体的结构尺寸。运用三维建模软件CATIA建立了棱杆式油泵的三维实体图并进模拟装配和运动仿真,验证了本文所设计的棱杆油泵进出油口位置合理并确保转子工作过程不发生干涉行为。 为了捕捉棱杆式油泵内部流场变化情况,本文对棱杆式油泵进行了流场动态仿真分析。运用计算流体动力学(CFD) Fluent软件的动网格技术,选取合适的计算模型和计算方法,分析了进油过程和排油过程,得到转子不同运转位置瞬态的压力场和速度场的分布情况。分析了棱杆式油泵转子与腔体内壁间隙、转子中心距以及转速对出口流速和流量的影响。经研究发现,在转子与腔体内壁间隙、转子中心距一定的情况下,棱杆式油泵流量与转速呈线性关系;转子与腔体内壁间隙以及转子中心距控制在一定范围内时对流量影响较小,一旦超过这个范围会导致流量下降。 最后,运用ANSYS Workbench软件对棱杆式油泵的转子和同步齿轮进行有限元分析,得出转子和同步齿轮在极限工况下的应力应变情况。


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