低压小排量水压外啮合齿轮泵的研究

论文摘要

水压传动技术直接以天然水或自来水作为工作介质,既具有液压技术的共性优点,又具有节省资源、经济环保、动态性能好、系统效率高、应用范围广等突出的特点。水压传动技术适应了环境保护和可持续发展的要求,可大幅提高经济效益,已成为液压工业技术进步与创新的主要领域之一。液压泵是液压系统的动力源。齿轮泵排量范围适中、结构简单、成本低、工业应用广,在产量上占绝对优势。当前,水液压柱塞泵已经研制并形成产品,而水液压外啮合齿轮泵的研究和产品未见报道,针对这一全新技术,作者进行了大量理论分析和实验研究。首先,在查阅大量国内外资料的基础上,分析了国内外水压元件的研究与应用情况,指出了研究水压齿轮泵的重要意义,明确了研究水压外啮合齿轮泵的主要技术难点,在此基础上,提出了解决水压齿轮泵技术难点所需的关键技术,确定了本文的主要研究内容。为研制出高性能的水压齿轮泵,本文还对齿轮泵各零部件材料进行了选择,并对关键摩擦副材料进行了研究,在参考国内外文献的基础上,确定了水压齿轮泵关键摩擦副材料的组成成分,采用正交设计法制备了摩擦磨损试件,并在MPX-200型摩擦磨损试验机上对试件进行了水润滑下摩擦磨损试验,确定了该材料的最佳配比,试验结果表明:该材料在载荷1000 N、转速1100r/min下的摩擦系数为0.08。在水压技术理论研究方面,应用流固耦合理论对水压齿轮泵进行了二维流场的仿真分析,得出了其流场压力云图和速度矢量图。在结构设计的基础上,对水压齿轮泵样机进行了加工制造,并对样机进行了试验研究,结果表明:水压齿轮泵动力部件——主从动齿轮的材料选择正确,满足水压齿轮泵的要求;当出口压力为1MPa左右时,研制的侧板材料达到设计要求,对应用在更高压力时,该材料硬度及强度达不到要求,需进一步研究提高其硬度和强度的材料配方及制备方法;需要进一步提高水压齿轮泵加工精度,特别是侧板以及齿轮端面的平面度、表面粗糙度以提高水压齿轮泵的性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究目的和意义
• 1.2 国内外水压传动技术研究现状及分析
• 1.2.1 国外水压传动技术研究现状
• 1.2.2 国内水压传动技术研究现状
• 1.3 齿轮泵研究现状
• 1.4 水压传动的关键问题及分析
• 1.4.1 腐蚀问题
• 1.4.2 泄漏问题
• 1.4.3 摩擦磨损问题
• 1.4.4 气蚀问题
• 1.4.5 水击问题
• 1.4.6 污染问题
• 1.5 应用前景分析
• 1.6 主要研究内容
• 第2章 齿轮泵关键技术分析
• 2.1 最佳结构形式的选择
• 2.1.1 间隙密封的特性
• 2.1.2 线密封的特性
• 2.1.3 组合密封的特性
• 2.2 优质工程材料的研究
• 2.2.1 金属与工程塑料机械性能对比分析
• 2.2.2 陶瓷及复合材料优缺点分析
• 2.2.3 摩擦磨损实验数据及分析
• 2.3 恰当加工工艺的选用
• 2.3.1 表面热处理
• 2.3.2 阳极氧化
• 2.3.3 表面镀铬和镀镉
• 2.3.4 表面喷涂
• 2.4 间隙与泄漏
• 2.4.1 齿轮径向间隙泄漏
• 2.4.2 齿轮端面间隙泄漏
• 2.4.3 最佳间隙的确定
• 2.5 摩擦磨损与润滑
• 2.6 腐蚀与气蚀
• 2.6.1 腐蚀
• 2.6.2 气蚀
• 2.7 本章小结
• 第3章 齿轮泵流场仿真与结构设计
• 3.1 齿轮泵流场仿真
• 3.1.1 ADINA 软件介绍
• 3.1.2 ADINA 软件建模
• 3.1.3 仿真计算结果分析
• 3.2 齿轮泵结构设计
• 3.2.1 引言
• 3.2.2 齿轮参数确定
• 3.2.3 进出口尺寸设计
• 3.2.4 侧板的设计
• 3.2.5 轴承的选择
• 3.2.6 端盖和壳体的设计
• 3.2.7 间隙的设计与保证
• 3.3 本章小结
• 第4章 齿轮泵试验研究
• 4.1 试验内容
• 4.2 试验方案
• 4.2.1 试验台系统组成
• 4.2.2 试验台系统原理
• 4.2.3 试验方法
• 4.3 试验结果分析
• 4.3.1 计算公式
• 4.3.2 公称排量试验数据
• 4.3.3 效率试验数据
• 4.3.4 磨损试验数据
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢