改型环形灌注泵的径向力研究

为解决灌注泵的泄漏问题 ,对灌注泵的 3个特征及轴封泄漏量的解析式进行了分析 .认为轴封间隙过大是导致灌注泵泄漏的主要原因 ,而轴封间隙是由作用在叶轮上的径向力引起的 .普通离心泵径向力及轴封间隙过大因而不适合用作灌注泵 .设计出一种改型环形离心泵 ,其压水室由一段环形流道和一段螺旋形流道组成 .对环形压水室、螺旋形压水室及环形 -螺旋形压水室泵径向力的定性分析表明 :这种改型环形灌注泵的径向力小 ,且最小径向力点向小流量方向偏移 ,正好满足灌注泵小流量下小径向力的要求 .对这种改型环形泵的径向力进行了测试 ,并将结果与相同比转速下涡形泵和环形泵径向力的计算值进行了比较 ,也证实了上述结论     

不同径向间隙对双蜗壳泵径向力影响的数值模拟

通过改变蜗壳基圆直径改变叶轮与隔舌之间的间隙,采用CFD软件Fluent对5种蜗壳基圆直径的双蜗壳离心泵作全流场计算.计算采用雷诺时均方程和RNGk-ε湍流模型,压力和速度耦合采用SIMPLEC算法.通过离心泵径向力的数学计算模型获得不同基圆直径离心泵叶轮所受的径向力大小,并对其进行比较分析.结果表明:相比于单蜗壳泵,双蜗壳结构泵能有效地减小径向力,在设计点运行时径向力最小且不为0,偏离设计工况下径向力逐渐增大,但不同工况下径向力的变化不大,验证了双蜗壳能有效地平衡径向力;不同基圆直径工况下,随着基圆直径的增大,叶轮所受的径向力大小先减小后增大,说明适当增大蜗壳基圆直径能减小作用在叶轮上的径向力,起到降低振动和噪音的作用,并使效率有所提高.同时针对蜗壳基圆直径为397mm的泵进行性能试验,与数值模拟结果对比分析表明数值模拟的方法可行.     

复合齿轮泵的几何流量特性

简介了复合齿轮泵结构原理并约定了有关概念;根据齿轮泵流量特性与啮合点位移基础理论,分析了中心轮和惰轮齿数特性对复合齿轮泵诸啮合点及位移影响;进一步分四种情况研究了啮合点运动规律和泵的流量特性,推导了流量脉动率公式,得出有关结论,供进一步研究参考     

改型环形灌注泵的径向力研究

为解决灌注泵的泄漏问题，对灌注泵的3个特征及轴封泄漏量的解析式进行了分析，认为轴封间隙过大是导致灌注泵泄漏的主要原因，而轴封间隙是由作用在叶轮上的径向力引起的，普通离心泵径向力及轴封间隙过大因而不适合用作灌注泵，设计出一种改型环形离心泵，其压水室由一般环形流道和一段螺旋形流道组成，对环形压水室、螺旋形压水室及环形－螺旋形压水室泵径向力的定性分析表明：这种必型环形灌注泵的径向力小，且最小径向力点向小流量方向偏移，正好满足灌注泵小流量小径向力的要求，对这种改型环形泵的轻向力进行了测试，并将结果与相同比转速下涡形泵和环形泵径向力的计算值进行了比较，也证实了上述结论。     

三惰轮复合齿轮泵密封块瞬态径向力分析

通过对具有3个惰轮的定轴轮系复合齿轮泵各齿轮齿顶圆与密封块间的压力分布规律的分析,求出各齿轮与密封块间的液压油对密封块产生的液压力合力。由分析结果可知,3惰轮复合齿轮泵中,作用于密封块上不平衡的液压合力较小,由于复合齿轮泵的内啮合密封较长,密封效果较好,而外啮合密封线较短,其密封性能较差,因此,少量的不平衡液压合力将密封块压向中心轮的排油腔,从而得出较小的不平衡液压合力有利于改善复合齿轮泵的密封效果等结论。     

三极并联齿轮泵理论分析

针对普通齿轮泵流量品质差、不平衡径向力大和"平衡式复合齿轮泵" 结构复杂、泄漏点多,制造、装配精度要求及成本高、难以获得工业应用等的不足,提出了一种具有3个子泵结构的新型并联齿轮泵设计方案.该方案依据设计模型,对其结构原理、功率密度、径向力、流量特性、流量脉动等进行了理论分析.结果表明:该泵具有轴向尺寸小、功率密度高、主动齿轮所受径向力平衡、从动齿轮所受径向力大为减少等特点.适当选取齿数,可使泵的流量脉动显著减小,流量品质提高.     

双流道污水泵内非定常径向力特性研究

为研究双流道污水泵叶轮径向力非定常特性,采用Mixture多相流模型对泵内固液两相流进行了非定常数值计算,研究了运行工况、颗粒物性和叶轮外径等参数对泵径向力的影响,并进行了试验验证.结果表明:各参数方案下径向力基本呈椭圆形分布;随流量增大,平均径向力峰值、径向力及其波动幅度均先减小后增大,径向力矢量中心从坐标系第二象限向第四象限移动;颗粒体积分数一定时选择合适的输送粒径,或粒径一定时选择合适的输送浓度,都能减小径向力,且相比清水工况径向力最大均可减小5.8%;随叶轮外径增大,径向力峰值及径向力变化幅度清水时均逐渐变小,而加入颗粒后则先减小后增大;各外径下径向力在原点附近分布较集中,而在远离原点的第四象限内分布较稀疏.     

基于CFD的船用离心泵口环磨损故障研究

为了研究发生口环磨损故障时船用泵的运行特性,以一台比转速为66.7的船用离心泵为研究对象,基于CFD研究了不同口环磨损情况下船用离心泵外特性、内部流场和叶轮表面径向力的变化规律.研究方案为前口环磨损(磨损量为f)、后口环磨损(磨损量为b)和前后口环同时磨损(磨损量为t)三种.结果表明:采用的数值模拟方法可靠;当口环磨损故障发生时,泵的扬程和效率均有所下降,磨损量f,b和t均为0.9mm时,泵扬程分别下降4.84%,1.07%和7.24%,效率分别下降11.74,6.51和16.25个百分点;前口环磨损对于泵性能的影响要大于后口环磨损,并且该模型泵对口环磨损量的敏感范围在0.0~0.6mm之间;三种方案的磨损量变化对泵内部静压影响顺序为t>f>b;口环磨损后,叶轮表面径向力减小,前后口环同时磨损时下降最大.研究结果可为船用离心泵故障监测及诊断提供依据.     

径向力对螺旋离心泵转子系统动力学响应的影响

为了研究流体激励力对螺旋离心泵转子系统动力学响应的影响,以一台单叶片螺旋离心泵为研究对象,利用CFX 14.5对泵的内部流场进行了非定常计算,得到了不同流量工况下叶轮所受的径向力随时间的变化情况.建立了转子系统的有限元模型,对转子的临界转速和振型进行了分析,研究了以不同流量工况下的径向力作为外部激励时,转子系统的瞬态响应.结果表明:不同流量工况下,叶轮的径向力均呈周期性变化,周期和叶轮旋转的周期相同;径向力可以分解为恒定量和脉动量,随着频率的增加,脉动峰值逐渐减小;在设计转速下,转子系统不会发生共振;当考虑径向力的作用时,叶轮上监测点处的径向位移呈现复杂的周期性变化,径向力的频率成分会在振动过程中体现出来.     

离心泵变工况流场分析及数值模拟

针对一离心泵内部流场进行数值计算,计算采用雷诺时均方程和RNGk-ε湍流模型,压力和速度耦合采用SIMPLEC算法.在分析变工况离心泵内部流场的基础上,提出离心泵径向力数值预测的数学模型.分析结果表明,小流量工况时离心泵径向力最大,设计工况时径向力最小;小流量工况时径向力矢量方向在蜗壳第Ⅲ断面和第Ⅴ断面之间,大流量工况时径向力矢量方向在蜗壳第Ⅶ断面和隔舌之间,设计工况时总径向力在蜗壳第Ⅴ断面和第Ⅶ断面之间.对比径向力数值预测值和"Stepanoff"公式值的差异,设计工况时误差在2%之内,非设计工况时误差在5%之内.     

减小齿轮传动误差波动的渐开线直齿轮廓修形研究

以理论渐开线直齿轮修形减振为目的,分析减小齿轮传动误差波动,啮合齿对齿廓综合修形参数应满足的几何条件;给出恒定设计载荷条件下,保持齿轮传动误差为定值齿廓修形参数的计算方法;动态计算结果表明,用该方法所获得的修形齿轮具有较好的减振效果。     

三极平面并联齿轮泵流量品质研究

研究一种新型齿轮泵,以明确特点,利于其推广应用。该泵由一个主动齿轮和三个从动齿轮分别构成的三个子泵并联组成,各子泵位于同一平面内。根据结构原理和啮合点位移变化情况,深入分析了泵的流量品质,导出相应计算公式。结果表明:在齿轮参数相同时,泵几何排量、平均流量和瞬时流量均增加了三倍,泵的功率密度得以提高;适当选取齿数,可使泵输出流量的脉动率显著减小,脉动频率增加,流量品质得到明显改善。该泵结构简单、性能优越,有良好的工业应用前景。     

线接触端曲面齿轮齿面的接触算法

为了研究线接触端曲面齿轮副的齿面接触特性,建立了端曲面齿轮副的传动坐标系,推导出齿轮副的瞬时回转轴及瞬轴面.应用齿廓啮合基本定理,从几何学的角度提出了线接触端曲面齿轮副齿面接触算法,求解出齿轮副的齿面接触印痕与齿廓点.根据齿轮副齿面接触分析结果,确定了端曲面齿轮齿面的修形位置.通过齿轮副对滚实验,验证了线接触端曲面齿轮齿面接触算法的正确性.     

双模数大排量齿轮泵动态特性仿真研究

设计双模数啮合齿轮泵,对主、从动齿轮啮合过程及接触强度进行了仿真研究.将两种不同模数的齿轮进行匹配,设计双模数主、从动齿轮,提高齿轮的排量;以刚度、阻尼、摩擦系数模拟齿轮之间的油膜间隙,对主、从动齿轮的工作过程进行仿真研究,再利用Workbench对主、从动齿轮进行接触有限元分析.计算分析结果表明:双模齿轮泵排量是同体积齿轮泵的2～6倍,齿轮泵工作时,第一对小齿啮合时接触应力最大,从动齿轮工作过程中的变形量大于主动齿轮,两齿轮的安全系数较大,强度能够满足使用要求.     

三极并联齿轮马达理论研究

研究一种由一个中心齿轮和三个空转齿轮构成的并联齿轮马达,阐述了结构原理,对功率密度、齿轮径向力及输出转速和转矩的脉动进行了分析;结果表明:该马达轴向尺寸小,功率密度高;中心(扭矩输出齿轮)所受径向力平衡,空转齿轮所受径向力显著减少,适当选取齿数,可使马达的输出转速和转矩的均匀性显著提高,并具有低速稳定性好,启动力矩大等特点。     

螺旋锥齿轮切齿调整参数的精确反调

针对螺旋锥齿轮齿形误差难以精确修正的问题,在国产3906型齿轮测量中心上,采用坐标测量法获得了螺旋锥齿轮的齿面形状;提出进行齿深控制的锥齿轮测量齿面切齿调整参数非线性最小二乘优化反调方法,并建立了反调优化的数学模型;采用该方法对磨齿后的某弧齿锥齿轮小轮进行反调计算,结果表明该方法能较为精确地获取锥齿轮副的切齿调整参数.     

剃前滚刀设计方法的研究

为了改善齿轮在啮合运动过程中产生噪音的问题，人们通常将齿轮的齿顶加工出修缘、齿根加工出沉割．本文针对加工该类齿轮的刀具——剃前滚刀的触角长度计算，留剃余量及齿顶修缘量等问题从理论上进行了深入的分析、研究，为设计该类齿轮刀具提供了理论依据和方法．     

齿轮泵齿形的优化设计

本文运用一些新观点和优化设计方法对齿轮泵齿形参数进行了分析探讨,取得了一种不同于以往的新齿形和最佳参数范围,其优越性已经一定的实践验证。文章中首次提出传统设计齿轮泵齿形的强度裕度过大,可用增大根切量来节省材料、减小体积和提高性能的观点,并推导了大根切齿形相互啮合时重迭系数等参数的计算方法。     

点啮合齿面三阶接触分析的进一步探讨——V/H 检验法的理论

本文分析了点啮合锥齿轮副的两已知齿面在作V/H 检验时,V 和H 的移动量与大轮齿面上的接触斑点中心沿齿长方向的移动距离s 之比,以及大、小轮齿面上的接触迹线方向,大轮相对于小轮的瞬时角加速度及大轮齿面上瞬时接触区的倾角和主轴长度相对于s 的变化率,并给出了全部用显式表达的计算公式.根据所得参数,可对Gleason 制曲线齿锥齿轮的接触特性对加工和安装误差及受载变形的敏感性作出定量的判断.     

弧齿圆柱齿轮理想几何参数及其加工方法

在分析多种类似弧齿圆柱齿轮的几何形状参数与加工方法后,提出理想的弧齿圆柱齿轮的几何形状参数,分析弧齿齿轮副齿面的啮合特征,并通过对齿面方程和啮合线方程的图形化直观地表达两齿面的啮合状态,得到弧齿圆柱齿轮理想几何参数是：弧齿圆柱齿轮凸齿面与凹齿面弧线半径必须相等,在轮齿的不同径向截面上分度圆处的周向齿厚相等、周向槽宽相等、压力角相等.在此基础上,提出渐开线弧齿圆柱齿轮的加工方法与平行连杆式加工装置.