为研究困油压力对轴承润滑状态的影响,在一个困油周期内,基于纯流体润滑状态设计要求,提出轴承-轴颈间所必需的承载量系数计算公式;依据泵样机参数,提出轴承-轴颈间所能提供的承载量系数的多项式拟合式;由所必需的承载量系数公式等于所能提供的承载量系数的定值优化方法,建立出困油压力与最小油膜厚度间的对应关系。通过一案例,对是否考虑困油压力的润滑状态计算结果进行比较和分析。案例分析结果表明困油压力导致径向力增加45%～59%;导致最小油膜厚度降低19.6%～24.3%;困油压力造成轴承-轴颈间处于混合润滑状态,达不到原始的纯流体润滑状态设计要求。因此,困油压力对润滑状态影响较大,在泵轴设计中应充分考虑困油压力的影响,从而在结构上尽量缓解困油压力。

为满足齿轮泵高速下的困油卸荷需要,提出一种新的卸荷面积更大、加工更简单的端楔主环形的新卸荷槽。基于齿轮泵的小侧隙困油卸荷原理,给出该槽的结构与尺寸;由三维模型的面积测量方法,测出一个困油周期内若干啮合位置处的卸荷面积;由所建立且被验证的困油压力模型,计算新槽、矩/圆形旧槽在3 000 r/min常速下及新槽在6 000 r/min高速、9 000 r/min超高速下的困油压力。结果表明:新槽的全程卸荷能力强,其中,主环形段的最大卸荷面积较矩、圆形卸荷槽分别增加31%、165%,端楔段的卸荷面积具有近似的直线特征,符合困油流量的线性卸荷要求;新槽常速、高速、超高速下的困油压力峰值使得出口压力分别增加2%、7.7%、14%,困油冲击小;困油压力谷值分别为0.03、-0.22、-0.61 MPa,高速下能避免气穴现象的发生,超高速下须结合较大的侧隙卸荷,方能满足气穴性能的要求...

为满足齿轮泵高速下困油的充分卸荷,基于同样的齿形参数和工况条件,先后进行了实验、仿真和理论分析。给出了新槽的形位及尺寸;进行了困油压力的实例运算。由实验、仿真和理论结果的一致性,说明了理论分析的正确性;在0.03mm小侧隙下,当转速分别为1000r/min、3000r/min、5000r/min时,新槽、矩形槽的压力峰值增加率分别为1.75%、15.00%、41.5%和9.50%、85.00%、236.25%,说明矩形槽能满足低速困油卸荷要求,新槽能满足中速困油卸荷要求;转速5000r/min和0.2mm大侧隙下,新槽的压力峰值增加率为22.75%,说明能满足高速下的卸荷要求。

为研究困油压力及异、同齿数对外啮合齿轮泵转矩影响,从分析直齿轮传动与卸荷槽的几何关系入手,将啮合齿面分成八点、三区、七过程。以主动齿轮的啮合半径为变量,建立出一个啮合周期内转矩的静态和动态计算式,并以实例加以分析比较。结果表明：转矩的波动及其最大峰值随困油压力的增加而加大,但最小峰值基本保持不变,同齿数的转矩品质要优于异齿数,以及转矩的静态计算误差较大等;困油压力对转矩的影响很大,设计上应尽量克服之,异齿数对泵各项性能的影响是相异的,不能一概而论。

在浮动轴套（侧板）受力分析的基础上，通过其内侧油膜挤压力、困油力、工作油压力和其外侧补偿力等的计算，构建出浮动轴套（侧板）轴向的动力学模型．利用龙格一库塔法在一个啮合周期内的迭代运算，获得端面间隙的动态仿真结果，并就压紧力系数、工作油压的不同分布和困油压力对端面间隙的影响进行分析．结果表明：案例工况参数下的端面间隙值一般在0．13mm左右，与实际情况比较吻合；同一压紧系数下浮动侧板内侧因工作油压的不同分布所引起的总油压力越大，端面间隙则越小；在其他条件不变的情况下，压紧系数越大，端面间隙越小；油压的不同分布、压紧系数的大小对端面间隙具有明显的影响，而困油压力的影响较小；总体而言，中、高压外啮合齿轮泵的端面间隙实际上波动较小，可采用动态端面间隙的均值以简化后续计算．

为探讨外啮合齿轮泵的齿轮副振动对两困油区内困油压力仿真结果的影响,由困油的体积弹性模量定义建立出有关困油压力的仿真模型,并就有、无振动的两种情况,通过两困油区内来自困油的各种泄漏量的量值比较,分别对2个困油区内困油压力值的大小进行了理论分析,且佐以仿真运算和试验验证。结果表明,第2困油区内的压力峰值大于第1困油区内的压力峰值,振动下的峰值差距较无振动时为小;出口压力越高,峰值差距越大;振动下的仿真结果较无振动时精度更高,例第6组的仿真误差由16.7%改善到7.8%;在困油压力的仿真中,有必要考虑齿轮副的振动因素等,动态困油模型可为泵后续的进一步设计提供理论支持。

为探求建立出能够计算齿轮泵最大困油压力的解析式以克服试验和仿真上的局限性,针对困油过程的压缩阶段,分有、无侧隙的2种情况,该文采用细长孔的流量公式计算出侧隙内的压差泄漏量,并在困油轴向泄漏路径适当简化的基础上,计算出困油的轴向泄漏量。然后由困油区内＂困油容积对时间的变化率等于泄漏量＂所处的瞬态位置计算出最大困油压力,其正确性采用现有文献的试验结果来验证。结果表明,在案例参数下,当侧隙由30μm变化到200μm,最大困油压力位置与卸荷槽关闭点所在位置的偏离率由18.2%下降到3.5%,说明侧隙越大,最大困油压力所处位置越接近于卸荷槽关闭点所在位置;侧隙内的卷吸流数量级为6,压差流数量级为4,卷吸流可以忽略不计;最大困油压力发生在理论卸荷槽所在位置和实际卸荷槽所在位置之间,大小受出口压力和转速共同的线性影响,采...

为考量困油压力对外啮合齿轮泵流量脉动的影响,以无侧隙和对称双矩形卸荷槽为例,基于泵排油区域封闭容积的精确计算,并结合困油压力的仿真与验证,给出了理想与实际两状态下瞬时流量的计算公式,并分析了流量脉动所涉及到的相关性能指标。结果表明,相对于无卸荷槽情况,理想状态下的卸荷槽能够极大地改善泵的流量脉动,案例参数下的平均流量提高了12.34%;流量不均匀系数降低了85.09%;在考虑困油以及相关泄漏量的情况下,有卸荷槽的流量脉动品质虽然比理想状态下有所下降,但仍比无卸荷槽时有很大的改善,案例参数下的平均流量提高了6.73%;流量不均匀系数降低了73.90%;高速时虽然存在较大的困油压力,但该压力却有利于流量脉动的改善,案例参数下的困油压力峰值虽高达9.7 MPa,但流量不均匀系数却降低了87.61%等。因此在流量脉动的计算中考虑困油因素...

为了捕捉外啮合齿轮泵在高速旋转过程中内部流场的瞬时变化情况，针对某型号齿轮泵的实际模型，通过采用流体动力学软件FLUENT的动网格技术，对齿轮泵二维内部流场进行了仿真计算，得出齿轮泵在正常工作过程中，内部瞬态压力场和速度场的分布情况以及泵进出口的瞬时流量数据，并将其与理论平均流量进行了对比分析。从仿真结果可以看到：两齿轮在啮合过程中，困油压力可以升高到工作压力的数十倍，油液在齿轮啮合处被高速挤出，高压腔油液经齿顶圆径向问隙向低压腔泄漏，且速度较大。这些计算结果为外啮合齿轮泵的研究和优化设计提供了理论依据。

为体现Dymola建模仿真上的优越性，以动态困油模型为基础，充分利用Dymola的图形化建模特点，结合Dy-mola的面向对象和非因果联系的特性，解决了动态困油模型中机、液系统之间参数无缝交换的问题。在Dymola现有标准库模型的基础上，由修改编制的困油容积、困油流量、泄漏流量以及一维转动等组件模型，搭建了动态困油模型的Dymola仿真模型，案例参数下的仿真结果与试验结果比较吻合。结果表明：采用Dymola语言进行困油压力仿真的思路有效、可行。