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利用流场仿真技术计算水压外啮合齿轮泵内液压径向力

原文作者:
  王强,姜继海,袁俊超
发布时间:
  2014-08-13
来    源:
  哈尔滨工业大学
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摘 要:  利用AD INA软件对水压外啮合齿轮泵内部流场进行了仿真,据此分析了齿轮泵内液压径向力的变化范围,这一方法与常用理论计算相比更接近于实际,为平衡外啮合齿轮泵内径向力提供了理论参考。
1 前言
    水液压技术目前已成为当今世界液压技术领域的前沿研究课题之一, 但是可提供作为产品的水压外啮合齿轮泵还不多见, 实际上其市场前景却十分广阔[ 1、2 ] 。在齿轮泵中,轴承负载的问题一直受到普遍关注, 其解决方法之一就是减少轴承上的径向力,因为径向力大了,除了降低轴承寿命外,还会使齿轮轴的变形加大,易出现齿顶刮壳现象,因此,如能准确地计算出齿轮泵中的液压径向力的大小和方向, 对平衡齿轮泵中径向力将会大有好处。
    本文利用当今流行的流场有限元技术,对水压外啮合齿轮泵内流场进行了仿真计算, 并据此求解出了液压径向力的大小和方向, 与过去常用理论方法相比,此法更加精确。
2 常用理论计算液压径向力
    在外啮合齿轮泵中, 齿轮同低压腔相接触的区段(其夹角为θ1 )受压力pd作用,同高压腔相接触的区段(其夹角为θ2 )受压力pg作用,高低压腔之间的过渡区段(其夹角为θ)所受的压力是变化的(由pd上升到pg ) ,其压力分布如图1所示[ 3 ] 。在工作过程中,由于啮合点是变化的,所以夹角θ、θ1和θ2随之而变, 因此齿轮圆周所受的总压力也是变化的,计算起来十分繁琐。为计算简便,近似假定[ 3 ] :
(1)所有液压力都作用在齿顶圆上;
(2)中心线O1O2与进油口边缘之夹角为θ1 ,即θ1 =常数;
(3)从中心线O1O2起,由低压侧顺着齿轮旋转方向至排油口边缘之间的夹角为θ2 ,即θ2 =常数;
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