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    济南凯星液压-双联齿轮油泵的动态模拟研究

    时间:2021-05-05     【原创】   阅读

     为了越好地模拟齿轮旋转过程中的流场变化情况,本文采用动网格技术,编制UDF程序来控制齿轮的转动在 Fluent软件中,采用有限体积法求解,压力项用 PRESTO!格式离散,扩散项用中心差分格式离散,其余项用二阶迎风格式离散,压力速度耦合方程采用PSO算法求解。

      通过对外啮合齿轮泵内部的水压流场所进行的模拟,可获得其内部的流动速度分布图和压力分布图,并据此分析内部的压力变化,同时也可以监测出口的排油情况,本文从模拟输入压力、输出压力分别为16、18MPa的内部流场压力和速度矢量分布状况,同时监测排油口的流量,并对此进行分析。

      图3为输入压力为16MPa,输出压力为18MPa,齿轮转动0.00024s时的压力分布图,由图中可以看出,在齿轮即把进入啮合的时候压力值较大,较大值为18.1MPa,这是由于齿轮在啮合的时候,对排油腔的油液进行挤压,较大的压力对齿面产生冲击,而且对齿轮寿命则有一定的影响,在齿轮由啮合到分离的时候压力值较小,较小值为12.5MPa,和进油口压力有较大的差值,低压产生在齿面处,较易产生气泡,引起齿面的氧化腐蚀,进而产生气穴,引发气蚀现象。

     

      在整个模拟过程当中,可以观测到排油口的流量情况,如图4所示,在齿轮旋转0.00008s左右时,流体出现回流情况,随着齿轮的继续旋转,回流出现越大的范围,如图5所示,齿轮旋转0.0002s时的速度矢量图,从图上可以看出,流体回流占据了大范围的流场,使双联齿轮油泵的流量速度减少。

      回流的出现会对齿轮泵造成许多不利的影响,主要的危害有(1)回流消耗越多的能量,并且使齿轮泵的效率减低很多;(2)回流的出现使齿轮泵的流场流动不稳定,同时伴随着脉动出现,影响齿轮泵的寿命,从控制原理上来分,对回流的控制可分为主动控制,即外加能量的控制;被动控制,即不加能量的控制,前者需要外加的能量消耗,有时会得不偿失;后者虽然不需要外加的能量,但往往是以失去某种流体动力性能为代价的,从本文设计的双联齿轮油泵模型,如果采用主动控制的方法,可以增加齿轮的转速,增加转速,则对齿轮的使用寿命有一些影响,而且对电机的要求会越高,所以采取被动控制的方法,减小进出口的压力差值。

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