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VICKERS三極并聯(lián)復(fù)合齒輪泵優(yōu)化設(shè)計(jì)
隨著液壓傳動(dòng)和控制技術(shù)的發(fā)展,新型齒輪泵的研制和開發(fā)對(duì)于液壓泵技術(shù)的發(fā)展越來越重要。作為齒輪泵的一種新的結(jié)構(gòu)形式,VICKERS三極并聯(lián)復(fù)合齒輪泵與普通齒輪泵相比,具有流量脈動(dòng)小,齒輪徑向受力不平衡程度小的優(yōu)點(diǎn),與其它齒輪泵新結(jié)構(gòu)相比,具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,便于制造工藝性好的優(yōu)點(diǎn)。因此VICKERS三極并聯(lián)復(fù)合齒輪泵具有較為廣闊的工程應(yīng)用前景。

VICKERS三極并聯(lián)復(fù)合齒輪泵優(yōu)化設(shè)計(jì)
液壓泵是整個(gè)液壓系統(tǒng)的動(dòng)力源部分，它把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為液壓能，其作用是很重要的。VICKERS三極并聯(lián)復(fù)合齒輪泵結(jié)構(gòu)緊湊、尺寸小、重量輕、使用壽命長(zhǎng)、流量脈動(dòng)小，高轉(zhuǎn)速下，可獲得較高的容積效率。目前，圍內(nèi)對(duì)高壓VICKERS三極并聯(lián)復(fù)合齒輪泵的研究并不多見。就設(shè)計(jì)高壓VICKERS三極并聯(lián)復(fù)合齒輪泵的問題，我們對(duì)IPH型VICKERS三極并聯(lián)復(fù)合齒輪泵進(jìn)行分析，計(jì)算出其主要幾何參數(shù)，推導(dǎo)出其輪齒嚙合時(shí)不發(fā)生漸開線干涉、齒廓重迭干涉和徑向干涉的條件，并代入各參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證，zui終確定其幾何參數(shù)。針對(duì)內(nèi)嚙合齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)，論述了VICKERS三極并聯(lián)復(fù)合齒輪泵的泵齒輪采用正變位齒輪的必要性。對(duì)IPH型VICKERS三極并聯(lián)復(fù)合齒輪泵各部件進(jìn)行分析研究，得到其徑向補(bǔ)償原理和軸向補(bǔ)償原理，以及滑動(dòng)軸承內(nèi)部開設(shè)螺旋油槽的作用及原理。對(duì)VICKERS三極并聯(lián)復(fù)合齒輪泵的瞬時(shí)流量和排量的計(jì)算公式進(jìn)行推導(dǎo)，利用原理對(duì)流量不均勻系數(shù)公式進(jìn)行推導(dǎo)，用IPH型VICKERS三極并聯(lián)復(fù)合齒輪泵的參數(shù)對(duì)以上三個(gè)公式進(jìn)行計(jì)算驗(yàn)證。推導(dǎo)出一種比較簡(jiǎn)單并比較精確的排量近似計(jì)算公式，并繪出排量、流量脈動(dòng)系數(shù)與變位系數(shù)的關(guān)系曲線，流量脈動(dòng)與模數(shù)的關(guān)系曲線。在推導(dǎo)出瞬時(shí)流量、排量和流量不均勻系數(shù)計(jì)算公式的基礎(chǔ)上，分析泵齒輪參數(shù)對(duì)VICKERS三極并聯(lián)復(fù)合齒輪泵排量、齒輪泵軸承負(fù)載、流量脈動(dòng)、齒輪泵噪聲、振動(dòng)的影響，從而可以看出進(jìn)行泵齒輪幾何參數(shù)研究的必要性。研究成果對(duì)進(jìn)行VICKERS三極并聯(lián)復(fù)合齒輪泵設(shè)計(jì)具有重要的理論指導(dǎo)作用。以普通齒輪泵瞬時(shí)流量計(jì)算公式和嚙合點(diǎn)位移變化規(guī)律為基礎(chǔ),對(duì)VICKERS三極并聯(lián)復(fù)合齒輪泵瞬時(shí)流量進(jìn)行了研究,推導(dǎo)出了瞬時(shí)流量計(jì)算公式。然后分主動(dòng)齒輪齒數(shù)是3的倍數(shù)和不是3的倍數(shù)兩種情況,對(duì)VICKERS三極并聯(lián)復(fù)合齒輪泵的瞬時(shí)流量特性進(jìn)行了研究,用MATLAB生成了兩種情況下的瞬時(shí)流量脈動(dòng)曲線。指出當(dāng)主動(dòng)齒輪不是3的倍數(shù)時(shí),VICKERS三極并聯(lián)復(fù)合齒輪泵具有較好的瞬時(shí)流量特性。對(duì)齒輪齒頂圓受力進(jìn)行分析,得出作用在主動(dòng)齒輪上的徑向力合力為零,三級(jí)并聯(lián)復(fù)合齒輪泵具有較好的徑向力特性。以泵體體積zui小為目標(biāo)函數(shù),對(duì)VICKERS三極并聯(lián)復(fù)合齒輪泵的齒輪參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。在建立優(yōu)化設(shè)計(jì)目標(biāo)函數(shù)過程中,以四個(gè)齒輪齒頂圓裝配孔體積代替泵體體積,和其它泵體體積的表達(dá)方式相比,這種表達(dá)方式能比較準(zhǔn)確地反映泵體體積。通過一種新的三維逐值搜索方法用MATLAB對(duì)三極并聯(lián)復(fù)合齒輪泵優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了求解,得出了優(yōu)化結(jié)果。

VICKERS三極并聯(lián)復(fù)合齒輪泵優(yōu)化設(shè)計(jì)
該目標(biāo)函數(shù)和新的三維逐值搜索方法的提出,為VICKERS三極并聯(lián)復(fù)合齒輪泵的優(yōu)化設(shè)計(jì)提出了一種簡(jiǎn)單易行、行之有效的方法,同時(shí)為普通齒輪泵的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了參考。以優(yōu)化設(shè)計(jì)求解結(jié)果為基礎(chǔ),對(duì)VICKERS三極并聯(lián)復(fù)合齒輪泵進(jìn)行了實(shí)體建模,并用Fluent軟件的動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)對(duì)其二維簡(jiǎn)化模型進(jìn)行了內(nèi)部流場(chǎng)仿真,為VICKERS三極并聯(lián)復(fù)合齒輪泵三維模型的內(nèi)部流場(chǎng)分析奠定了基礎(chǔ),同時(shí)為基于動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)的齒輪泵內(nèi)部流場(chǎng)模擬創(chuàng)造了條件。