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多齿轮式齿轮泵的齿轮变位设计
作者:管理员    发布于:2016-12-20 14:01:13    文字:【】【】【

  多齿轮式齿轮泵的齿轮变位设计祝海林,部si(江苏石油化工学院机械工程系,江苏常州213016)周围对称布置若干个齿轮构成多齿轮式齿轮泵,就可以实现径向力的平衡,大大延长齿轮泵的服役时间。本文综合运用行星传动机构及齿轮泵的有关知识,分析了多齿轮式齿轮泵的齿轮变位问题,为泵的研究和开发提供了一种创新思路。

  齿轮泵是各种液压设备中应用十分广泛的重要基础元件,但是传统的二齿轮式齿轮泵在工作过程中,齿轮、轴承受到较大的不平衡径向力,此不平衡力将齿轮向吸油口方向推动,引起齿轮轴变形而产生扫膛现象,增加了轴承的负荷。随着齿轮泵压力的不断升级,不平衡的径向力将会更大,成为进一步提高齿轮泵性能及使用寿命的瓶颈。迄今为止,齿轮泵的寿命仍远远低于设计要求。

  运用齿轮“轮系”的知识,结合齿轮泵的工作原理,我们可以构思出如所示含行星轮及内齿轮的多齿轮式齿轮泵。这种多齿轮式结构的齿轮泵,其吸、排油口对称布置,且行星齿轮均分布在中心轮周围,可实现液压力及啮合力的分别平衡,有效地解决二齿轮式齿轮泵的径向力不平衡问题,大大延长齿轮泵的服役时间,为泵的研究和开发提供了一种创新思路。为了获得紧凑的结构、良好的啮合性能、较强的齿轮承载能力,齿轮变位方式的选择及变位系数的确定变得十分重要,这也是新型齿轮泵创新设计的关键,然而在这方面至今我们未见有报道。本文结合行星机构及齿轮泵的有关理论知识,分析了多齿轮式齿轮泵中齿轮进行变位设计时涉及的一些问题,供新型齿轮泵研究、开发时。

  (a)2个行星轮()3个行星轮(c)4个行星轮多齿轮式齿轮泵的典型结构1多齿轮式齿轮泵齿轮变位方式的选择多齿轮式齿轮泵具有径向力平衡、输出排量成倍增加等优点,但其径向尺寸明显大于传统的二齿轮式齿轮泵。因为内齿轮的大小决定了泵的总体尺寸,所以要想获得结构紧凑的齿轮泵,必须从缩小内齿轮的径向尺寸入手。减小径向尺寸的途径有:(1)使行星轮为小齿轮因为从可以看基金项目江苏省高校科研项目经费资助出:①当行星轮齿数Z2固定时,若中心轮Z1的半径缩小△,则内齿轮Z3的半径也缩小△;②当中心轮齿数Z1固定时,若行星轮Z2的半径缩小△,则内齿轮Z3的半径可以缩小2△因此,从减小齿轮泵径向尺寸的角度考虑,行星轮Z2的齿数应该取得比中心轮Z1的齿数少,即即中心轮、行星轮、内齿轮这三者中,行星轮为小齿轮,在配齿计算时应该考虑这一点。

  (2)采用变位齿轮对齿轮实行变位是减小齿轮、齿轮泵尺寸和重量的有效手段。变位齿轮传动存在两种类型:高度变位(也称为等变位)、角度变位(又称为不等变位)。多齿轮式齿轮泵中,既有zi与Z2间的外嗤合副、也有Z2与Z3间的内嗤合副,由于中心轮及行星轮的齿数都取很小(以减小机构的尺17,不符合高度变位的条件(即要求z1+Z234);对于内嗤合副而言,也不满足Z3―z2>34而且齿轮副的实际中心距也不等于其标准中心距,所以高度变位方式不适用。

  为了凑配中心距、改善啮合性能,多齿轮式齿轮泵的齿轮传动宜选择角度变位方式,而且外啮合副一般采用角度变位中的正传动(变位系数之和::i+ 34,也可以的齿顶厚度;ai、aa2及aa3分别为Z1、Z2及Z3的齿顶压力角;da卜da2及da3分别为z卜Z2及Z3的齿顶圆直径。

  (4)必要的重合度一为了保证齿轮啮合传动的平稳性,重合度e必须大于1,但重合度太大,齿轮泵的困油问题会越严重,齿轮泵的重合度一般大于合度。

  (5)过渡曲线不产生干涉一保证啮合时齿根过渡曲线不干涉。由于计算公式与加工所用刀具有关,较为麻烦,建议后查“封闭线图”验算即可。

  3多齿轮式齿轮泵齿轮变位设计步骤下面以具有3个行星轮的多齿轮式齿轮泵的设计为例,来说明变位系数的选择程序。所要设计的齿轮泵用来输送高粘度液体,要求的设计排量q=500ml/i.,额定压力p=16kg/cm2,泵的转速n=300r/min. 3.1配齿计算(1)高粘度齿轮泵的常用齿数范围,根据得出的齿轮泵输出流量脉动率为较小时的齿数条件:(4)考虑到外啮合副通常采用大啮合角的正传动内啮合副通常采用小啮合角的正传动或负传动(《23于齿数选配,并且有利于获得结构紧凑的齿轮泵:12.由角度变位后行星机构的同轴条件(即要求外啮合副的中心距等于内啮合副的中心距,以保证行星轮同时与两个中心轮正确啮合):12而当z3 =32,41等时,算得的行星轮齿数z2不满足由一6一5一4一3一6一5一6一5一6一5一6一1一5一6一1一5一6一1一5一6 3结论与分析实验结果表明,量化因子和比例因子的大小及两个量化因子之间的大小相对关系对模糊控制的性能影响大。

  (1)量化因子Ft,Fa对系统动态性能的影响Ft,Fa变化时,实际偏差和偏差变化所对应的语言值越大,反之亦然。Ft过大,将使系统发生较大的超调,调节时间过长,甚至产生系统不能稳定工作;Fa过大,反应迟钝,Fa小,反应快,但不能过小,否则会引起调节时间延长。

  Ku相当于常规系统中比例增大,加大Ku,上升速度快,但Ku过大,将产生较大超调,影响系统不能稳态工作。

  用传统的控制方法很难控制温度的时滞和惯性,而用该方法提高了算法的可靠性和控制的精度,可获得高品质的产品。

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