基于啮合理论的螺旋转子泵的型线研究和特性分析

发布时间：2017-11-17 12:13

  本文关键词：基于啮合理论的螺旋转子泵的型线研究和特性分析

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【摘要】：齿轮泵是一种传统的工业用泵,它作为一种动力装置为液压系统的执行元件提供工作压力,并可以用来输送液体,所以在现代工业中应用十分广泛。随着计算机辅助软件和智能数控机床不断更新,人们对生活环境和工作效率越来越重视,传统齿轮泵具有的低压、大流量脉动、噪声大、效率低等缺点越来越突出,已经严重地局限了传统齿轮泵的应用和发展,所以国内外专家对传统齿轮泵的这些性能不断地深入研究。其中,螺旋转子泵具有很强的代表性。它不光具有传统齿轮泵结构简单、对油污不敏感等特点,还具有较高的工作压力、低流量脉动、低噪声、高容积效率、无困油现象等优良性能。目前,国内已有对螺旋转子泵的理论研究和对应复杂加工刀具的设计,但研究方法有限,理论联系实际不够,一些研究结论值得商榷。本文以螺旋转子泵为研究对象,首先对主、从杆转子齿廓形成进行了介绍,基于平面啮合理论和坐标变换方法,运用向量的数学表达形式和旋转矩阵,对转子的型线方程和啮合线方程进行了公式推导,根据实际参数设计得出转子齿形坐标和齿形轮廓图,由于保证了主从杆齿廓的一点连续接触的要求,从而消除了传统齿轮泵具有的困油现象;然后对转子的螺旋面进行了详细的论述,基于空间啮合理论,建立了工件与刀具的数学模型,运用运动分析方法得到接触条件,以向量的数学表达形式,完整推导了转子与成型铣刀的螺旋面方程、螺旋面法矢和特性方程以及接触线方程,并运用最小二乘法对接触线方程进行数值求解,完成对盘铣刀刃形坐标的计算和轴向廓型的绘制;进一步基于传统齿轮泵的特性参数指标,推导了转子啮合的重合度、泵的理论流量、流速和进出油口尺寸等性能限定条件公式,并根据实际要求对泵的特性进行了计算和分析;在以上理论研究分析的基础上,进行了基于MATLAB GUI的转子型线和盘铣刀刃形的用户界面程序的开发并进行了优化,包括界面设计和主程序设计,用户可以方便地对转子型线和相应刀具的基本设计参数进行合理化选取;最后应用Solid Works工程软件进行了主、从杆转子的三维参数化建模,其中包括进行了主、从杆转子的干涉检验和一体式刀具的结构设计及检验,并运用制造出的盘铣刀对工件进行试切加工实验,验证本文理论设计的可行性。为保证螺旋转子泵的使用安全性和工作稳定性,后期还可以在力学分析、泵的性能试验等方面进行研究,如利用ANSYS软件对螺旋转子泵的转子啮合和泵壁厚度等做力学分析、接触分析和模态分析等,设计专用试验台对泵的工作压力、流量脉动进行实验分析等。
【学位授予单位】：南京林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH137.51

【参考文献】

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本文编号：1195969