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    圓弧齒輪泵的設計及特點

    興東高溫油泵 發布時間:2016-03-31

    20世紀80年代后期,日本、英、美等   相繼開始研究圓弧齒輪泵,并逐漸推廣應用。圓弧齒輪泵與傳統的漸開線齒輪泵相比具有壓力波動小、、壽命長等優點,被認為是當今   佳齒形的齒輪泵。為此我們按照機車燃油壓力、流量和真空度要求,通過對齒輪泵的壓力角、齒形反復的比選和試驗,成功地研制了DF11型機車圓弧齒輪輸油泵。結合機車燃油系統對燃油泵的要求,配套設計了圓弧齒輪泵。

    圓弧齒輪泵的齒形為雙圓弧,其齒頂和齒根均為圓弧,兩段圓弧可采用多種曲線連接,該泵取正弦曲線為過渡線。

    通常漸開線齒輪壓力角取20°~30°,由于雙圓弧齒輪的承載能力比同級的漸開線齒輪高,因此雙圓弧齒輪的壓力角可小些,該圓弧齒輪取14.5°,這可   齒面的受力情況,齒面承受的徑向分力較小,從而減輕軸承的負荷,延長軸承的壽命。同時,由于圓弧齒輪的齒廓是圓弧,齒面上各點的滑動速度相等,磨損均勻,因此具有良好的跑合性能,且磨損后齒面精度不變,這是比漸開線齒輪遠為優越之處。

    齒輪泵結構簡單、制造方便、尺寸緊湊,因而在機車車輛工業中應用非常廣泛,其中漸開線齒輪泵是目前用得   廣泛的,早期DF11型機車上使用的燃油泵即為該種齒輪泵。但是漸開線齒輪泵常會發生液壓關死和氣塞現象,引起噪聲和軸承負荷升高,導致燃油泵性下降,故障頻繁,影響機車的正常運行。

    本文的主要研究內容為:

    (1)分析了雙圓弧齒輪跑合前的齒廓方程,建立了有限元接觸計算在靜止狀態和運動狀態下的分析模型。并計算討論了雙圓弧齒輪的接觸、彎曲強度;測試了齒輪彎曲應力以驗證接觸模型的正確性。

    (2)研究了雙圓弧齒輪跑合仿真計算的基本原理,以ANSYS接觸算法為子程序建立了雙圓弧齒輪跑合仿真模型,對一對雙圓弧齒輪進行了跑合仿真以預測所采用的跑合措施的效果,并與跑合前的計算結果做了比較。

    (3)針對雙圓弧齒輪傳動系統,通過劃分熱網絡節點,建立了熱網絡方程;研究了有潤滑條件下的功率損失、熱阻及對流換熱計算模型,確定了不同部件的對流換熱系數;計算了各節點在不同潤滑條件下的溫度值及軸承、齒輪等摩擦副零件的熱變形量。

    (4)建立了無油潤滑條件下軸承、齒輪等關鍵部件的功率損失和對流換熱計算模型,確定了傳動系統瞬態計算模型;研究了系統溫度分布和變化規律并計算了摩擦副零件的熱變形量。

    (5)在熱彈禍合理論的基礎上,應用ANSYS軟件,計算了雙圓弧齒輪在熱彈禍合場環境中跑合前和跑合后的禍合變形、藕合應力,并利用離散干涉檢查算法實現了變形后雙圓弧齒輪的運動干涉檢查,提出了   佳側隙。

    (6)根據熱彈藕合計算結果,為反映雙螺桿泵的實際運轉工況,編制了全壽命歷程載荷譜,完成了雙圓弧齒輪疲勞壽命預測,并與同尺寸漸開線齒輪壽命進行了比較。

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