内啮合摆线泵结构设计及流固耦合仿真分析
发布时间：2021-02-17 06:37
目前在摆线泵数值模拟方面,多数研究基于CFD（Computational Fluid Dynamics）对不同运行工况（如转速、温度等）下的泵进行分析,很少有学者采用流固耦合（FSI,fluid structure interaction）分析方法研究摆线泵的特性。首先基于COMSOL软件建立了摆线泵的模型,对旋转域采用动网格技术,对流固耦合界面进行设置,设置相应的边界条件后对泵进行CFD和FSI仿真,并通过试验验证了仿真模型的可行性,发现耦合后的仿真结果更接近真实,采用FSI仿真结果更加精确;进一步基于FSI仿真对摆线泵旋转域、进排油腔的横纵截面流动进行分析;最后基于FSI的分析结果对摆线泵进行优化设计,并将不同转速下优化和未优化的摆线泵性能进行对比。研究结果表明:1)通过对比CFD、FSI和试验的结果,验证了仿真模型的可行性,得出FSI的仿真结果更接近真实;2)进一步通过对比内外转子间流体域的某一截面速度和压力得出:得到的压力CFD>FSI,计算得到的速度CFD<FSI;在内外转子与流体耦合界面某点处CFD的压力随时间的波动值均大于FSI的压力值,通过比较CFD和FSI...
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
液压泵种类发动机工作时，许多运动的零件以很小的间隙或接触进行高速运动，例如活塞和气
中北大学学位论文4区需要采用滤清器滤除这些杂质。（3）机油冷却系统：润滑油在通过发动机后会吸收许多热，使得润滑油温度升高而升高，减小了粘度从而削弱了润滑效果，需要采用冷却器进行冷却。（4）进口滤油器：在输送润滑油时过滤润滑油中的较大的颗粒杂质。（5）油底壳：存放润滑油。润滑系统主要有以下几个方面的功能：（1）润滑作用：使得运动部件的磨损降低，降低运动部件的能量损失；（2）冷却作用：润滑油通过高速运转部件时吸收热量，从而起到降温的作用；（3）密封作用：润滑油被运送到运动零部件的间隙处，由于润滑油粘度大形成一道密封，防止气体或液体在间隙处泄露；（4）清洗作用：通过润滑油不断循环，将部件表面杂质清洗掉；（5）防锈蚀作用：在零件表面的润滑油将零件包裹起来，使得零件无法接触空气，防止零件生锈。1.2.2摆线泵如图1.2为内啮合摆线泵实物图。图1.2摆线泵实物图摆线齿轮具有齿廓圆滑、滑动系数孝啮合传动平稳，广泛应用于高速运转部件，如将摆线针轮用到的汽车减速系统中，内啮合摆线泵具有体积孝运转平稳等优点，在润滑系统中也会经常使用。
中北大学学位论文112摆线泵的基本原理摆线油泵具有流量波动孝结构紧凑简单、啮合传动平稳等优点，广泛应用于汽车燃油输送、润滑系统中。由于摆线齿廓曲线方程参数多且复杂，使得加工难度大，对摆线泵的设计和应用带来的许多不便，随着制造技术的发展，摆线泵的制造变得相对容易，目前对于摆线泵齿廓研究主要集中于齿廓方程的推导、几何参数的计算、运动学分析、新型齿廓设计等方面。2.1摆线泵的工作原理摆线转子由两部分组成：外转子和比外转子少一个齿的内转子，当转子围绕各自的轴线旋转时，液体被吸入到封闭容腔A中，封闭容腔不断增大，达到最大后继续旋转，封闭容腔被压缩体积变小，迫使液体流出腔室。该过程主要用于液体输送和增加流体动力，在每个腔室中不断提供平稳的泵送作用。它还充当一个正排量泵机构，输送与速度成比例的已知、预定量的液体。如图2.1为摆线泵工作原理图，摆线泵在工作时，内转子与外转子构成封闭容积，对一个容积腔进行分析，内转子的一个齿旋转一周，内外转子构成的容积腔就完成一次完整的吸油和排油工作，即从容积Amin变化到A1，容积不断增大，产生真空度，将油液吸入，直到容积腔达到最大Amax，接着随着转子的旋转，容积腔不断减小变化为A2，此时容积被压缩，将液体排出。摆线泵每个齿都完成一次这样的循环过程，摆线泵的内转子有Z1个齿，内转子每旋转一周将产生Z1个相同的工作循环，从而达到源源不断输送油液的作用。图2.1摆线泵内外转子运动图
【参考文献】：
期刊论文
[1]汽车制造行业融资模式及风险分析[J]. 王润. 中国国情国力. 2019(03)
[2]汽车机油泵市场分析及预测[J]. 李蓉,孟庆新. 机械研究与应用. 2016(03)
[3]摆线泵CFD模拟分析[J]. 沈栋平. CAD/CAM与制造业信息化. 2011(09)
[4]摆线转子式机油泵的流体特性分析[J]. 高强,吴伟蔚,李金国. 机床与液压. 2011(13)
[5]二次包络摆线内啮合齿轮泵研究[J]. 黄将兴,李朝阳,陈兵奎. 机床与液压. 2010(19)
[6]转子式机油泵多学科优化设计[J]. 曾庆生,杨毅,王湘江. 内燃机工程. 2009(05)
[7]内啮合圆弧-摆线齿轮泵齿形研究分析[J]. 罗卫东,邱望标,舒瑞龙,吕维. 煤矿机械. 2008(04)
[8]摆线泵内转子理论型线参数方程及内外转子的建模[J]. 徐义华,陈为国,韩守磊. 机床与液压. 2008(01)
[9]三尖摆线泵原理及其结构研究[J]. 白海清,彭玉海,戴俊平. 机床与液压. 2007(10)
[10]摆线泵齿形修正的研究[J]. 徐学忠. 常熟理工学院学报. 2007(08)
博士论文
[1]内啮合摆线齿轮泵的理论研究与仿真[D]. 徐学忠.东南大学 2005
硕士论文
[1]高转速航空泛摆线滑油泵的研究[D]. 曹逸韬.南昌航空大学 2015
[2]内啮合摆线滑油泵的性能分析与优化改进[D]. 薛程亮.华中科技大学 2013
[3]圆弧—摆线转子泵结构设计及流场特性仿真分析[D]. 叶宪枝.重庆大学 2012
[4]汽车发动机机油泵性能优化研究[D]. 李炜.上海工程技术大学 2011
[5]机油泵CFD/CAE数值模拟及试验研究[D]. 董喜俊.湖南大学 2006
本文编号：3037590
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
液压泵种类发动机工作时，许多运动的零件以很小的间隙或接触进行高速运动，例如活塞和气
中北大学学位论文4区需要采用滤清器滤除这些杂质。（3）机油冷却系统：润滑油在通过发动机后会吸收许多热，使得润滑油温度升高而升高，减小了粘度从而削弱了润滑效果，需要采用冷却器进行冷却。（4）进口滤油器：在输送润滑油时过滤润滑油中的较大的颗粒杂质。（5）油底壳：存放润滑油。润滑系统主要有以下几个方面的功能：（1）润滑作用：使得运动部件的磨损降低，降低运动部件的能量损失；（2）冷却作用：润滑油通过高速运转部件时吸收热量，从而起到降温的作用；（3）密封作用：润滑油被运送到运动零部件的间隙处，由于润滑油粘度大形成一道密封，防止气体或液体在间隙处泄露；（4）清洗作用：通过润滑油不断循环，将部件表面杂质清洗掉；（5）防锈蚀作用：在零件表面的润滑油将零件包裹起来，使得零件无法接触空气，防止零件生锈。1.2.2摆线泵如图1.2为内啮合摆线泵实物图。图1.2摆线泵实物图摆线齿轮具有齿廓圆滑、滑动系数孝啮合传动平稳，广泛应用于高速运转部件，如将摆线针轮用到的汽车减速系统中，内啮合摆线泵具有体积孝运转平稳等优点，在润滑系统中也会经常使用。
中北大学学位论文112摆线泵的基本原理摆线油泵具有流量波动孝结构紧凑简单、啮合传动平稳等优点，广泛应用于汽车燃油输送、润滑系统中。由于摆线齿廓曲线方程参数多且复杂，使得加工难度大，对摆线泵的设计和应用带来的许多不便，随着制造技术的发展，摆线泵的制造变得相对容易，目前对于摆线泵齿廓研究主要集中于齿廓方程的推导、几何参数的计算、运动学分析、新型齿廓设计等方面。2.1摆线泵的工作原理摆线转子由两部分组成：外转子和比外转子少一个齿的内转子，当转子围绕各自的轴线旋转时，液体被吸入到封闭容腔A中，封闭容腔不断增大，达到最大后继续旋转，封闭容腔被压缩体积变小，迫使液体流出腔室。该过程主要用于液体输送和增加流体动力，在每个腔室中不断提供平稳的泵送作用。它还充当一个正排量泵机构，输送与速度成比例的已知、预定量的液体。如图2.1为摆线泵工作原理图，摆线泵在工作时，内转子与外转子构成封闭容积，对一个容积腔进行分析，内转子的一个齿旋转一周，内外转子构成的容积腔就完成一次完整的吸油和排油工作，即从容积Amin变化到A1，容积不断增大，产生真空度，将油液吸入，直到容积腔达到最大Amax，接着随着转子的旋转，容积腔不断减小变化为A2，此时容积被压缩，将液体排出。摆线泵每个齿都完成一次这样的循环过程，摆线泵的内转子有Z1个齿，内转子每旋转一周将产生Z1个相同的工作循环，从而达到源源不断输送油液的作用。图2.1摆线泵内外转子运动图
【参考文献】：
期刊论文
[1]汽车制造行业融资模式及风险分析[J]. 王润. 中国国情国力. 2019(03)
[2]汽车机油泵市场分析及预测[J]. 李蓉,孟庆新. 机械研究与应用. 2016(03)
[3]摆线泵CFD模拟分析[J]. 沈栋平. CAD/CAM与制造业信息化. 2011(09)
[4]摆线转子式机油泵的流体特性分析[J]. 高强,吴伟蔚,李金国. 机床与液压. 2011(13)
[5]二次包络摆线内啮合齿轮泵研究[J]. 黄将兴,李朝阳,陈兵奎. 机床与液压. 2010(19)
[6]转子式机油泵多学科优化设计[J]. 曾庆生,杨毅,王湘江. 内燃机工程. 2009(05)
[7]内啮合圆弧-摆线齿轮泵齿形研究分析[J]. 罗卫东,邱望标,舒瑞龙,吕维. 煤矿机械. 2008(04)
[8]摆线泵内转子理论型线参数方程及内外转子的建模[J]. 徐义华,陈为国,韩守磊. 机床与液压. 2008(01)
[9]三尖摆线泵原理及其结构研究[J]. 白海清,彭玉海,戴俊平. 机床与液压. 2007(10)
[10]摆线泵齿形修正的研究[J]. 徐学忠. 常熟理工学院学报. 2007(08)
博士论文
[1]内啮合摆线齿轮泵的理论研究与仿真[D]. 徐学忠.东南大学 2005
硕士论文
[1]高转速航空泛摆线滑油泵的研究[D]. 曹逸韬.南昌航空大学 2015
[2]内啮合摆线滑油泵的性能分析与优化改进[D]. 薛程亮.华中科技大学 2013
[3]圆弧—摆线转子泵结构设计及流场特性仿真分析[D]. 叶宪枝.重庆大学 2012
[4]汽车发动机机油泵性能优化研究[D]. 李炜.上海工程技术大学 2011
[5]机油泵CFD/CAE数值模拟及试验研究[D]. 董喜俊.湖南大学 2006
本文编号：3037590
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