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VICKERS威格士擺線齒輪泵嚙合特性分析
應(yīng)用復(fù)數(shù)矢量方法研究了擺線齒輪泵的幾何關(guān)系，導(dǎo)出了擺線泵齒廓曲線方程和嚙合線方程；分析了嚙合角隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角的變化規(guī)律及其對(duì)嚙合傳動(dòng)的影響；對(duì)外轉(zhuǎn)子齒根處的嚙合界限點(diǎn)和擺線齒廓曲率半徑進(jìn)行了討論，結(jié)果表明當(dāng)擺線齒廓曲線出現(xiàn)交叉時(shí)，仍能正常嚙合傳動(dòng)。

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普通齒輪泵由于承受不平衡的徑向力，使得軸承磨損加劇，縮短了泵的使用壽命，同時(shí)也限制了泵工作壓力的進(jìn)一步提高。針對(duì)這一問(wèn)題，提出將諧波齒輪傳動(dòng)技術(shù)與內(nèi)嚙合齒輪泵結(jié)合形成諧波式齒輪泵。具體闡述了這一新型齒輪泵的工作原理，確定了吸油口與壓油口的對(duì)稱分布，并計(jì)算出沿齒輪圓周液體壓力產(chǎn)生的徑向力FP和齒輪嚙合產(chǎn)生的徑向力FT,將兩力合成后得出作用于諧波式齒輪泵柔輪與剛輪上的徑向力均達(dá)到平衡，從而有效地解決了徑向力不平衡問(wèn)題。應(yīng)用動(dòng)網(wǎng)格和氣穴模型，對(duì)某外嚙合齒輪泵進(jìn)行三維數(shù)值模擬研究，分析齒輪泵的總體性能和內(nèi)部流場(chǎng)特性，得出齒輪泵流量隨進(jìn)口壓力減小的變化規(guī)律，模擬其內(nèi)部氣穴的產(chǎn)生、運(yùn)輸以及破滅過(guò)程。探求建立出能夠計(jì)算齒輪泵zui大困油壓力的解析式以克服試驗(yàn)和仿真上的局限性，針對(duì)困油過(guò)程的壓縮階段，分有、無(wú)側(cè)隙的2種情況，該文采用細(xì)長(zhǎng)孔的流量公式計(jì)算出側(cè)隙內(nèi)的壓差泄漏量，并在困油軸向泄漏路徑適當(dāng)簡(jiǎn)化的基礎(chǔ)上，計(jì)算出困油的軸向泄漏量。然后由困油區(qū)內(nèi)＂困油容積對(duì)時(shí)間的變化率等于泄漏量＂所處的瞬態(tài)位置計(jì)算出zui大困油壓力，其正確性采用現(xiàn)有文獻(xiàn)的試驗(yàn)結(jié)果來(lái)驗(yàn)證。結(jié)果表明，在案例參數(shù)下，當(dāng)側(cè)隙由30μm變化到200μm,zui大困油壓力位置與卸荷槽關(guān)閉點(diǎn)所在位置的偏離率由18.2%下降到3.5%,說(shuō)明側(cè)隙越大，zui大困油壓力所處位置越接近于卸荷槽關(guān)閉點(diǎn)所在位置；側(cè)隙內(nèi)的卷吸流數(shù)量級(jí)為6,壓差流數(shù)量級(jí)為4,卷吸流可以忽略不計(jì)；zui大困油壓力發(fā)生在理論卸荷槽所在位置和實(shí)際卸荷槽所在位置之間，大小受出口壓力和轉(zhuǎn)速共同的線性影響，采用細(xì)長(zhǎng)孔的流量公式計(jì)算側(cè)隙流量比薄壁孔流量公式更為精確。所建解析式可快速地精確求出zui大困油壓力及所處位置，可為zui大困油壓力的預(yù)估和卸荷槽布局提供參考。

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計(jì)算結(jié)果表明，在齒輪泵的工作過(guò)程中嚙合處會(huì)產(chǎn)生氣穴。若泵進(jìn)口腔的壓力較高，氣穴就會(huì)隨著工作液的填充而迅速消失，齒谷輸送的工作液中不會(huì)包含氣穴，齒輪泵的流量只會(huì)隨進(jìn)口壓力的降低略微下降；若泵進(jìn)口腔的壓力過(guò)低，氣穴不但難以消失，而且還會(huì)被齒谷輸送走，導(dǎo)致齒輪泵質(zhì)量流量迅速下降。齒輪泵進(jìn)口壓力越低，則輸送的工作液中氣體所占的比體積越高，質(zhì)量流量下降越明顯。