渐开线外啮合齿轮泵以结构简单、造价低廉等优点而在矿山、工程等领域应用广泛,但目前关于精准计算其瞬时流量、排量的文献较少。为此,基于齿轮啮合机制、轮齿齿廓性质以及转角和啮合点的关系,建立齿轮泵瞬时输出流量的数学及仿真模型。针对齿轮泵重合度、齿轮变位、卸荷槽、侧隙等影响因素对模型进行论证,进而提出一种精准计算渐开线外啮合齿轮泵排量的方法,并采用Simulink仿真软件对不同类型外啮合齿轮泵的瞬时流量进行仿真模拟。同时利用3种不同型号齿轮泵验证排量公式,其最大误差在5%以内。验证计算模型有效性后,基于MATLAB设计了齿轮泵计算辅助平台,实现了外啮合齿轮泵瞬时流量、排量性能可视化,以简化计算流程,适应工程化应用。

预测齿轮泵泄漏量的变化趋势有助于定量分析其性能退化过程。变分模态分解(Variational Modal Decomposition, VMD)方法对齿轮泵原始泄漏量数据进行变分模态分解,得到本征模态函数IMF,提出一种结合麻雀优化算法(Sparrow Search Algorithm, SSA)和长短期记忆神经网络(Long-Short Term Memory, LSTM)的模型,建立VMD-SSA-LSTM模型预测齿轮泵泄漏量的变化情况,并对每一个分量进行单独预测,最后将预测结果进行叠加,获得完整的预测结果。通过对比不同时间段预测结果可知,VMD-SSA-LSTM模型较单一的LSTM模型预测结果的平均相对误差最高可减小25.2%,能够完成对泄漏量的有效预测。研究结论可为齿轮泵性能衰退的定量预测提供理论支持。

采用机油泵台架试验,分析了泵出压力对外啮合齿轮式机油泵流量脉动特性的影响,结果表明,机油泵的流量脉动系数随泵出压力的增加而减小。运用理论推导和模拟相结合的方法,考察了机油泵的异齿数、模数、压力角及端面间隙等参数对流量脉动的影响。分析表明,模数对机油泵的流量脉动无影响,压力角、异齿数和端面间隙是影响机油泵流量脉动的主要因素;随压力角的增大,流量脉动系数呈逐渐减小趋势。主动轮与从动轮齿数的增加,都有利于减小流量脉动系数,改善机油泵的流量脉动现象,其中,主动轮齿数对流量脉动的影响较大。机油泵的流量脉动系数随端面间隙的增大而有所减小。

外啮合齿轮泵在现代工业中有着广泛的应用,本文解释了外啮合齿轮泵的工作原理及其在结构上存在困油现象的产生原因,并阐述了在端盖位于齿轮啮合线处左右两端各开卸荷槽的方法,可以有效的解决困油现象。

针对如何减小齿轮泵引起的流量脉动,提出了通过采用2个设计参数相同的外啮合齿轮泵合流的方式减小流量脉动,并利用AMESim搭建了双泵合流液压系统的仿真模型,通过仿真探究了两齿轮泵齿轮初始啮合位置相差不同角度时,液压系统对应的流量脉动特性。在双泵合流的基础上,提出了利用模糊控制器根据系统的流量脉动特性及时调整两齿轮泵的转速,可以进一步改善液压系统的流量脉动,并通过AMESim-Simulink联合仿真得到了模糊控制作用下的双泵合流液压系统的流量脉动特性。

外啮合齿轮泵为一种常用的定量泵,它的主要优点是:结构简单,重量轻,体积小,耐冲击,耐磨损,产生真空能力非常强,对恶劣工况的适应性强,抗污染能力强,工作可靠等。其缺点为流量脉动和困油现象突出,噪声大,径向力大等。该文通过Fluent流场仿真分析以及理论分析总结了径向力的计算方法以及减小径向力的措施。

外啮合齿轮泵是液压系统中应用最广泛的动力源,具有良好的性能和较低的制造成本。基于SimulationX软件构建了考虑流量压力脉动的齿轮泵模型,基于泵的可变孔口、可变容积及间隙区域(均为角位移的函数)建立了流体动态模型。仿真获取了典型工况流量及压力的变化结果,并与实验数据进行了时域和频域的对比分析,对外啮合齿轮泵的输出特性预测方法进行研究。结果表明,仿真结果可以预测齿间容腔内达到的最大和最小压力,有助于防止气蚀以及减少泵噪声的研究;同时,在给定系统条件时,能够对泵的输出特性进行模拟预测。为外部齿轮泵的设计和开发提供工具,具有一定的工程领域应用价值。

通过研究外啮合齿轮泵输出流量以及从动轮所受液压力与平衡槽的关系，得出平衡槽的最佳尺寸。从而在保证齿轮泵容积效率的基础上，减小齿轮泵的困油现象和流量脉动。以某型号的高压齿轮泵为研究对象，通过建立理论公式求出齿轮泵所受的液压力；建立CFD模型，通过流体仿真得到液压力与出口流量；最后通过对比得出齿轮泵侧板的最佳角度、最佳深度和最佳宽度。

针对外啮合齿轮泵齿轮轴变形、轴承磨损严重的问题,根据齿轮全齿廓曲线在液压场中不同区域的受力情况及齿轮所受液压径向力随转角的变化,基于Matlab软件的自适应Gauss-Kronrod公式对齿轮受力进行数值积分,得到齿轮所受液压径向力的精确计算值。与现有文献上的计算方法相比,本文的计算结果更接近于实际,可为解决外啮合齿轮泵的径向力、提高齿轮泵的寿命提供参考。

提出了一种在AutoCAD2000环境下外啮合齿轮泵各工作容腔容积的测量方法在此基础上对外啮合齿轮泵的工作性能进行计算分析得到满意的结果为利用计算机设计和优化外啮合齿轮泵的结构奠定了基础.