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VICKERS三極并聯(lián)復合齒輪泵優(yōu)化設計
隨著液壓傳動和控制技術的發(fā)展,新型齒輪泵的研制和開發(fā)對于液壓泵技術的發(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)復合齒輪泵與普通齒輪泵相比,具有流量脈動小,齒輪徑向受力不平衡程度小的優(yōu)點,與其它齒輪泵新結(jié)構(gòu)相比,具有結(jié)構(gòu)簡單,便于制造工藝性好的優(yōu)點。因此VICKERS三極并聯(lián)復合齒輪泵具有較為廣闊的工程應用前景。

VICKERS三極并聯(lián)復合齒輪泵優(yōu)化設計
液壓泵是整個液壓系統(tǒng)的動力源部分，它把機械能轉(zhuǎn)化為液壓能，其作用是很重要的。VICKERS三極并聯(lián)復合齒輪泵結(jié)構(gòu)緊湊、尺寸小、重量輕、使用壽命長、流量脈動小，高轉(zhuǎn)速下，可獲得較高的容積效率。目前，圍內(nèi)對高壓VICKERS三極并聯(lián)復合齒輪泵的研究并不多見。就設計高壓VICKERS三極并聯(lián)復合齒輪泵的問題，我們對IPH型VICKERS三極并聯(lián)復合齒輪泵進行分析，計算出其主要幾何參數(shù)，推導出其輪齒嚙合時不發(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)進行驗證，zui終確定其幾何參數(shù)。針對內(nèi)嚙合齒輪傳動的特點，論述了VICKERS三極并聯(lián)復合齒輪泵的泵齒輪采用正變位齒輪的必要性。對IPH型VICKERS三極并聯(lián)復合齒輪泵各部件進行分析研究，得到其徑向補償原理和軸向補償原理，以及滑動軸承內(nèi)部開設螺旋油槽的作用及原理。對VICKERS三極并聯(lián)復合齒輪泵的瞬時流量和排量的計算公式進行推導，利用原理對流量不均勻系數(shù)公式進行推導，用IPH型VICKERS三極并聯(lián)復合齒輪泵的參數(shù)對以上三個公式進行計算驗證。推導出一種比較簡單并比較精確的排量近似計算公式，并繪出排量、流量脈動系數(shù)與變位系數(shù)的關系曲線，流量脈動與模數(shù)的關系曲線。在推導出瞬時流量、排量和流量不均勻系數(shù)計算公式的基礎上，分析泵齒輪參數(shù)對VICKERS三極并聯(lián)復合齒輪泵排量、齒輪泵軸承負載、流量脈動、齒輪泵噪聲、振動的影響，從而可以看出進行泵齒輪幾何參數(shù)研究的必要性。研究成果對進行VICKERS三極并聯(lián)復合齒輪泵設計具有重要的理論指導作用。以普通齒輪泵瞬時流量計算公式和嚙合點位移變化規(guī)律為基礎,對VICKERS三極并聯(lián)復合齒輪泵瞬時流量進行了研究,推導出了瞬時流量計算公式。然后分主動齒輪齒數(shù)是3的倍數(shù)和不是3的倍數(shù)兩種情況,對VICKERS三極并聯(lián)復合齒輪泵的瞬時流量特性進行了研究,用MATLAB生成了兩種情況下的瞬時流量脈動曲線。指出當主動齒輪不是3的倍數(shù)時,VICKERS三極并聯(lián)復合齒輪泵具有較好的瞬時流量特性。對齒輪齒頂圓受力進行分析,得出作用在主動齒輪上的徑向力合力為零,三級并聯(lián)復合齒輪泵具有較好的徑向力特性。以泵體體積zui小為目標函數(shù),對VICKERS三極并聯(lián)復合齒輪泵的齒輪參數(shù)進行了優(yōu)化設計。在建立優(yōu)化設計目標函數(shù)過程中,以四個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方式相比,這種表達方式能比較準確地反映泵體體積。通過一種新的三維逐值搜索方法用MATLAB對三極并聯(lián)復合齒輪泵優(yōu)化設計數(shù)學模型進行了求解,得出了優(yōu)化結(jié)果。

VICKERS三極并聯(lián)復合齒輪泵優(yōu)化設計
該目標函數(shù)和新的三維逐值搜索方法的提出,為VICKERS三極并聯(lián)復合齒輪泵的優(yōu)化設計提出了一種簡單易行、行之有效的方法,同時為普通齒輪泵的優(yōu)化設計提供了參考。以優(yōu)化設計求解結(jié)果為基礎,對VICKERS三極并聯(lián)復合齒輪泵進行了實體建模,并用Fluent軟件的動網(wǎng)格技術對其二維簡化模型進行了內(nèi)部流場仿真,為VICKERS三極并聯(lián)復合齒輪泵三維模型的內(nèi)部流場分析奠定了基礎,同時為基于動網(wǎng)格技術的齒輪泵內(nèi)部流場模擬創(chuàng)造了條件。