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纯水液压外啮合齿轮泵的研究

任海勇  
【摘要】:近年来,全球气温升高、环境严重污染、资源越来越匮乏等加重了人们对绿色工业的关注。纯水液压技术是近年来液压传动领域新兴研究方向之一,它直接以自来水、海水等为传动介质,具有对环境无污染、节省资源、来源广泛、价格低廉、安全可靠、压缩损失小、应用范围广等优点。 液压泵是液压系统的动力源。纯水液压泵在纯水液压系统中处于核心地位,其性能优劣直接决定系统的整体性能。由于齿轮泵的结构简单、工作效率高、成本低、对介质污染不敏感等特点,在生产中应用十分广泛,齿轮泵的市场占有率高达75%。当前该领域的研究主要集中于纯水液压柱塞泵,叶片泵及齿轮泵方面的研究较少。因此纯水齿轮泵的研究,对环境保护和可持续发展具有重要意义。 在查阅大量文献的基础上,本文分析了纯水液压的优缺点及关键技术问题,阐述了国内外纯水液压技术的研究现状及今后的发展趋势,确定了本文的研究内容和方向。 以CBK1008型高压齿轮泵为参照,分析说明了纯水外啮合齿轮泵的结构特点,进行了结构设计和参数的计算。针对纯水存在黏性低、润滑性差、气蚀性强、泄漏、有一定腐蚀性等问题,对齿轮泵各主要零部件的材料应用进行了分析研究,并确定了所采用的新型工程材料;此外,对其表面处理工艺进行了探讨,以克服泵内部严重的泄漏、磨损、腐蚀与气蚀等问题。 通过外啮合齿轮的结构和参数设计,绘制出纯水外啮合齿轮泵流道的三维结构图模型,利用FLUENT软件对纯水外啮合齿轮泵里的流场进行了仿真,得到了泵的静压等值图、速度分布图和湍动能云图,得出了各参数对泵性能的影响状况,其结轮与理论分析基本一致。 设计建立了一套纯水外啮合齿轮泵试验系统,进行了材料耐磨性实验,得到了相关结论。采用CBK高压齿轮泵进行了基于Si02—X纳米陶瓷溶液的传动实验,绘制了压力、流量等曲线,得出了泵的容积效率等参数。


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