高粘度齿轮泵特性分析及齿轮参数优化
摘要
高粘度齿轮泵中的泵齿轮通常模数大，齿数少，它们啮合时常发生干涉，为了消除啮合干涉，需对泵齿轮进行修形。本文针对这一现状，研究了齿轮修形后齿轮泵的输出特性。
本文首先分析了齿轮发生啮合干涉的原因，并分两种情况计算了了齿轮的重合系数和修形位置。然后采用面积法求得齿轮泵流量与齿轮啮合重合系数的关系式，研究了齿轮啮合重合系数对齿轮泵困油和流量脉动率的影响。最后利用优化方法，以齿轮泵流量最大为目标函数对轮齿的齿形参数进行了优化设计。
本文用实例说明了齿轮啮合重合系数对齿轮泵性能参数的影响。随着齿轮啮合重合系数的减小，齿轮泵的流量增大，困油容积和流量脉动率减小。因此，对齿轮齿形进行修形和变位修正使齿轮得到合适的啮合重合系数有利于改善齿轮泵的输出特性。
The pump gears with large module and less number of teeth are adopted by the high viscidity gear pump. When they are in mesh,meshing interference happens. In order to avoid interference of flank,tooth profile is modified. Therefore this study focuses on the output property of the gear pump after profile correction.
Firstly the reason of interference of flank is analyzed and contact ratio and overlap ratio and the point of profile modification are calculated according to two conditions. Then a formula about flow of the gear pump and the coefficient of engagement overlap to find is obtained by area method. Through analysis contact ratio and overlap ratio has the effect on the volume oil and the flow pulsating ratio. Eventually with the optimizing method,primarily to the maximum flow,this paper makes an account of the researches on the optimum parameters of the gear geometry of gear pumps.
Example shows that contact ratio and overlap ratio has the effect on the volume oil and the flow pulsating ratio. If the coefficient of engagement overlap decreases,the flow aggrandize,trapping volume and the flow pulsating ratio decreases. Therefore,the suitable coefficient of engagement overlap got by profile correction and addendum modification is beneficial to the output property of the gear pump.
本文首先分析了齿轮发生啮合干涉的原因，并分两种情况计算了了齿轮的重合系数和修形位置。然后采用面积法求得齿轮泵流量与齿轮啮合重合系数的关系式，研究了齿轮啮合重合系数对齿轮泵困油和流量脉动率的影响。最后利用优化方法，以齿轮泵流量最大为目标函数对轮齿的齿形参数进行了优化设计。
本文用实例说明了齿轮啮合重合系数对齿轮泵性能参数的影响。随着齿轮啮合重合系数的减小，齿轮泵的流量增大，困油容积和流量脉动率减小。因此，对齿轮齿形进行修形和变位修正使齿轮得到合适的啮合重合系数有利于改善齿轮泵的输出特性。
The pump gears with large module and less number of teeth are adopted by the high viscidity gear pump. When they are in mesh,meshing interference happens. In order to avoid interference of flank,tooth profile is modified. Therefore this study focuses on the output property of the gear pump after profile correction.
Firstly the reason of interference of flank is analyzed and contact ratio and overlap ratio and the point of profile modification are calculated according to two conditions. Then a formula about flow of the gear pump and the coefficient of engagement overlap to find is obtained by area method. Through analysis contact ratio and overlap ratio has the effect on the volume oil and the flow pulsating ratio. Eventually with the optimizing method,primarily to the maximum flow,this paper makes an account of the researches on the optimum parameters of the gear geometry of gear pumps.
Example shows that contact ratio and overlap ratio has the effect on the volume oil and the flow pulsating ratio. If the coefficient of engagement overlap decreases,the flow aggrandize,trapping volume and the flow pulsating ratio decreases. Therefore,the suitable coefficient of engagement overlap got by profile correction and addendum modification is beneficial to the output property of the gear pump.
引文
[1] 李九华，外啮合齿轮泵齿轮参数最佳值的研究，机械工程学报，1982，18(3)，104～113
[2] 赵亮、王冬屏、任喜岩，齿侧间隙很小时齿轮泵困油问题分析，机械工程学报，1999，35(6)，77～80
[3] 赵亮、任喜岩、王冬屏，斜齿齿轮泵流量输出特性分析，机械工程学报，1999，35(5)，94～97
[4] 唐兵、栾振辉，齿轮泵的发展趋势，流体机械，1999，27(5)，26～28
[5] 马昌、高常识，外啮合渐开线齿轮泵的困油容积，哈尔滨科学技术大学学报，1996，20(1)，21～33
[6] 张建寿、陈庆国，齿轮泵的困油冲击与啮合重叠系数关系，机床与液压，1992，2，70～74
[7] 余宏，非对称外啮合齿轮泵啮合点位移分析，煤矿机械，1999，9，22～23
[8] 闵德云，齿轮泵的优化设计，机械设计与制造，1990，4，5～9
[9] 李志华、刘小思、顾广华，齿轮泵齿轮基本参数的优化设计，江西农业大学学报，1997，19(3)，132～136
[10] 张建寿、董信根、谢为贤，低噪声内齿轮泵设计参数最优化技术，上海交通大学学报，1990，24(3)，70～76
[11] Taylor R, Green G, Computer Aided Designing of Quiet Hydroulic Pumps, Chicago:Proceediings of the National Conference of Fluid Power(Ⅲ), 1981, 35, 61
[12] 何存兴，液压元件，1982，机械工业出版社，北京
[13] 市川常雄，齿车，1962，日本工业出版社，东京
[14] 孙全颖，电工机械优化设计，1997，机械工业出版社，北京
[15] 稽光国，液压泵故障诊断与排除，1997，机械工业出版社，北京
[16] 张建寿、谢咏絮，机械和液压噪声及其控制，1987，上海科学技术出版社，上海
[17] 马永其、孙永华，高粘度外啮合齿轮泵结构及特性分析，流体机械，1997，25(12)，19～23
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[19] Tadomor Z, Gogos C G, Principle of Polymer Processings, Wiley-Interscience Publication, 1979
[20] 孙恒、傅则绍，机械原理，1989，高等教育出版社
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[25] 程安强，新型结构的外啮合齿轮泵，工程机械，1982，8
[26] 胡宁双等，一种新型齿轮泵的研制及性能改善，西安交通大学学报，1990，24(3)，79～86
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[33] 齿轮手册编委会，齿轮手册，1990，第一版，机械工业出版社
[34] 袁哲俊、刘华明，刀具设计手册，1999，第一版，机械工业出版社
[35] 祝海林、邹旻，提高高粘度齿轮泵性能和寿命的途径，石油化工设备技术，1999，20(1)，43～45
[36] 赵立青、刘绍华，高压齿轮泵径向补偿结构理论分析及设计计算，建筑机械技术与管理，1999，3
[37] 李玉龙、曹文刚、余新阳，外啮合齿轮泵补偿面计算机辅助设计，流体机械，1995，23(7)，23～25
[38] 张妙龄、潘政广，新型内啮合摆线齿轮泵的研制，流体机械，1997，25(10)，19～21
[39] 朱敏、周兆群，新型摆线少齿差齿轮泵的齿形设计，机械，1994，21(1)，20～24
[40] 孟继安，一种新型齿轮泵转速选择及流量计算方法，石油化工设备，1996，25(5)，26～29
[41] 刘忠明、侯东海、王小椿等，一种复合型线齿轮泵的齿廓反求及分析，机械传动，2000，24(1)，13～14
[42] 王洪斌、陈琳辉、李尊荣，齿轮泵技术发展总述，拖拉机与农用运输车，1998，4，5～7
[43] 那成烈、纪洪年、徐良等，现代高压齿轮泵的径向卸载，甘肃工业大学学报，1989，15(1)，9～15
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[45] 陈嗣星，油泵齿轮的变位计算法，11～18
[46] 柳舟通、徐庆华、华文林，从齿轮泵的工作原理分析其排量计算，液压与气动，2001，9，22～24
[47] 曲秀全、戴恒震、宋学勇，降低沥青齿轮泵噪声的方法，流体机械，2001，29(7)，31～32
[48] 吴百海、张杨慰、虞秀敏，小脉动齿轮泵的理论和结构探讨，14～20
[49] 孟继安、路永太、舒从富等，内啮合摆线齿轮泵齿廓特征参数优化设计探讨，1993，20(3)，21～26
[50] 祝海林、邹旻、李迎，径向力平衡式齿轮泵齿轮齿数的确定
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