子母叶片泵密闭腔的热力学分析

发布时间：2020-11-19 20:22

　　本课题选择25VQ21A的双作用子母叶片泵为研究对象,分析叶片泵密闭腔内的油温变化。泵工作过程中,油液进入吸、排油密闭腔吸收泵内部产生的热量,因不能及时的排出,引起油液温度升高,粘度降低,引起摩擦副的工作环境改变,严重时会影响泵的使用寿命。因此,对密闭腔内的油温对泵内部温升的影响进行分析,对双作用子母叶片泵的性能优化具有一定的参考意义。运用运动学和传热学知识,对密闭腔内油液热量的产生和传递机理进行分析,绘制出热量传递路线图。针对采用传统理论计算方法很难处理不规则零部件的问题,运用COMSOL软件中的传热模块对壳体的热传导的导热问题进行分析,得出壳体的导热热阻。其次,对热量传递路线各个环节分别建立热力学模型,分析在不同工作压力下子母叶片泵密闭腔内油液温度的变化。最后设计了叶片泵的热力学实验,测量出不同压力工况下油液的温度变化,同时得出吸油区和排油区密闭腔内各个产热源和散热途径的占分比。得出:在吸油区,子母叶片泵出口压力为低压时压差流和剪切流正交产生的热量为主要的产热源;高压时叶片与定子环之间的摩擦产热为主要的产热源。在排油区,泵的出口压力为低压时纯剪切流产生的热量为主要产热源;高压时叶片与转子槽之间的摩擦产热为主要的产热源。散热的主要途径为壳体的热传导导热。
【学位单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2020
【中图分类】：TH137.51
【部分图文】：

结构图,叶片,实物

工程硕士学位论文1第1章绪论本章主要介绍了液压技术和叶片泵在机械制造业中的广泛应用；介绍了子母叶片泵的发展史、工作原理和特殊结构；综述了叶片泵、摩擦副以及热力学的研究现状；介绍了本课题的主要研究内容；阐述了本课题的研究背景与意义。1.1子母叶片泵概述液压技术是一种利用油液压力传递机械动力来驱使各类机械去完成先前确定工作的一种技术，而液压泵在其中不断的将动力机的机械能转换为液体的压力能，是液压系统的“心脏”。常用液压泵按照液压系统中常用的泵结构分为：叶片泵、齿轮泵和柱塞泵。它们的工作原理基本一致，都是通过改变泵密闭容积内油液的体积来完成吸油和排油的过程，并且通过外部负载给液体加压。在这三类液压泵中，叶片泵由于流量均匀、运转平稳、噪声小以及容积效率低而优于其它两类泵，被广泛的应用于轻工机械、锻压机械、冶金机械和港口机械等多种行业。根据工作腔在转子旋转一周完成吸、排油次数的不同，叶片泵分为两类，即转子旋转一周完成一次吸、排油过程的单作用叶片泵和完成两次吸、排油过程的双作用叶片泵。单作用叶片泵多为变量泵，一般适用于低压工况；而双作用叶片泵均为定量泵，多适用于中高压工况。随着叶片泵向着高速高压化发展，有学者对叶片泵的叶片进行改进，设计了一种性能较好的叶片泵，称之为子母叶片泵。子母叶片泵中的子母叶片结构又称为内嵌叶片式，是一种开发比较早、结构相对成熟的高性能叶片泵。以它独特的子母式叶片结构使该泵具有运转平稳、流量均匀、脉动孝噪声较低等优点。采用可轴向变化的浮动侧板结构能有效的提高容积效率，使容积效率有时可以高达98%，容积效率的提高为子母叶片泵向高压化发展奠定了基矗其实物图和结构图如图1.1和图1.2所示。图1.1子母叶片泵实物图

结构图,叶片,结构图,定子

子母叶片泵密闭腔的热力学分析2图1.2子母叶片泵结构图1—转子2—叶片3—定子4—支撑板5—泵盖6—进油口7—出油口8—配流盘9—轴承10—密封11—壳体12—传动轴13—防尘圈14—定位销子母叶片泵的主要特点是把易磨损的部件（定子、转子、叶片以及配流盘等）用定位销和螺钉组装起来形成独立的一个组装配件，减小了其装配和维修的工作量。定子环外表面上开的圆形斜孔直接通入定子内的吸油腔，扩大了吸油腔的进油通道，使叶片泵的吸油更加充分，避免了气蚀、气穴现象的出现。子母叶片泵采用独特的子母叶片和浮动侧板结构而区别于其它双作用叶片泵。其中子母叶片之间形成了卵形油室，它通过配流盘配合引油始终作用于压油区的高压油，这样可以大大改善叶片在吸油区的受力状况，减少叶片与定子环内表面之间的磨损。同时其独特的浮动侧板结构可以减少侧板间的间隙泄漏，提高容积效率，也可以更好的适应高压、高转速的工作环境。子母叶片泵的工作原理类似于其它双作用叶片泵的工作原理，如图1.3所示。图1.3子母叶片泵工作原理图1—转子2—定子3—叶片4—排油区5—吸油区子母叶片泵的定子曲线是由两段半径为R的大圆虎两段半径为r的小圆弧

原理图,叶片,原理图,定子