介绍了一种采用虚拟仪器技术设计了超声波监测系统的方法,该系统利用计算机的数据处理和控制功能,实现超声波智能检测.

为改善与提高液氨类介质齿轮泵的进口空化性能和有效容积率,从进口流道的方向与位置设计及齿轮副基本参数优化等方面,提出一款来流方向垂直于泵内搬运方向即具有垂直型流向的齿轮泵.基于现有的优化模型,通过单位排量体积优化目标的公式修正,新增有效容积率约束,新建根切重合度约束,优化出齿轮副的模数、齿数、变位系数、齿顶高系数等基本参数,并据此进行相关分析.结果表明现行通过主动轮齿顶啮合计算出的重合度不可靠,只有通过从动轮齿根点能否进入啮合计算出的重合度,才能保证齿轮副的连续传动;垂直型流向有利于进口空化性能的提高和困油性能的改善,外形上具有轴向尺寸小、径向尺寸大的几何特征等.方法为适用于任何介质的齿轮泵设计提供了一种新的思路.

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。

为消除径向力对齿轮泵造成的极大危害,提出一款双静压平衡槽+牙形卸荷槽的无径向力方案和实施结构。首先,由压啮力的大小和方向计算,得出双静压平衡槽的形位尺寸;其次,由卸荷槽的设计准则,确定出牙形卸荷槽的形位尺寸;最后,实施卸荷面积的虚拟实测及困油压力的动态仿真。结果表明该结构确能实现无径向力和近似无困油力的创新目的。

为解决当前泵用齿轮副侧隙大、小界定含糊的问题,基于侧隙传动与困油的性能要求,从双齿啮合区内的2困油容积连通和单齿啮合区卸荷的性能完善方面,通过困油循环及困油过程的分析,建立出2类区域内的困油流量及峰值,推导出卸荷用侧隙、连通用侧隙及其均值和峰值;并进行实例运算和验证分析。结果表明：卸荷区与连通区的困油流量峰值比为3,前者的卸荷负担最大;连通区的真正连通,所需侧隙高达2.41 mm,实际上并不存在;卸荷侧隙大于连通侧隙,以连通侧隙作为侧隙大与小的分界点,卸荷侧隙作为上限值的界定可行;计算与试验的侧隙误差为7.5%,比较吻合,且上限值有20%的安全裕度,比较可靠等。泵用侧隙的界定为大、小侧隙的正确区分提供了参考,也可为后续的相关研究提供参考。

研究了解决齿轮泵高速化下困油压力缓解的优化设计。以模数、齿数和变位系数为优化变量,通过对最大困油流量和最大卸荷面积的分析,建立困油缓解的两大目标函数;结合泵现有针对流量脉动率和单位排量体积与径向力方面的要求,采用SUMT技术构建优化模型;就优化前后的不同结果,分别进行困油压力的仿真分析与验证。结果表明,模数越大,齿数和变位系数越小,最大卸荷面积越大,有利于困油现象的缓解;但齿数和变位系数越小,最大困油流量却越大,不利困油现象的缓解,存在一个优化的问题;案例优化前的仿真结果与测试结果比较吻合,误差控制在4.9%左右,说明了困油模型的可靠性;最大困油压力优化前后降低了65.41%,缓解效果明显。

在分析负载敏感泵回路特点的基础上，利用AMESim软件中的基本液压库建立了回路模型，对负载敏感液压系统进行了建模和仿真研究，得出的仿真结果与实际情况基本相符，其建模分析过程对采用该系统的工程机械及其它机种具有一定的参考价值。

为兼顾齿轮泵自吸能力、气穴性能和轻量化的性能要求,首先由建立的吸油腔的容积变化率,吸油腔内的介质压力等于介质本身的气穴压力,推导出齿轮泵气穴性能的评价指标;其次,以模数、齿数、齿顶高系数、变位系数、圆形吸口半径作为设计变量,以单位排量体积和最小吸油腔压力为双目标函数,进行优化设计;最后,进行了实例运算及分析。结果表明：优化后的齿顶最大圆周速度放大了37.7%,使得泵在齿形参数、转速上有更大的选取空间;圆形入口半径减小了19.3%,有利于泵总体体积的减小;单位排量体积较优化前减小了38.2%,实现了轻量化的目的等。基于气穴性能的优化设计,为后续的进一步研究,提供了理论依据。

为从设计上充分缓解齿轮泵困油的冲击危害,以新建的困油流量乘以困油作用面积的困油力最小化为设计目标,构建基于困油性能的优化模型。实例的结果表明:泵常规的轻量化设计会带来较大的困油力;虽然常规的流量不均匀系数及径向力最小化设计,总体上都能提高困油性能,但困油力最小化能促使困油性能进一步提高;常规的困油流量最小化设计,会形成较大的齿顶作用面积,整体上反而弱化了困油性能,得出困油力为一种较好的评估困油危害的量化指标。

为有效避免齿轮泵吸油腔内的空化现象，基于扫过面积法，以主、从动齿轮上的两条啮合半径为边界，构建包含啮合点和啮合半径在内的密闭空间吸油腔，并推导出对应的体积变化率；基于困油的充分卸荷，依据吸油腔的体积变化率等于与腔外的交换流量，推导吸油腔内介质动态压力及其最小值的计算公式，并建立避免空化现象的判别式，进行实例运算和结果分析。结果表明：啮合位置的变化，导致了吸油腔内介质压力的动态变化；节点啮合位置处，压力取最小值；入口半径是有效避免空化现象的主要因素等，其正确选择能有效避免空化现象。计算最小压力时考虑了众多因素，为齿轮泵后续进一步提高空化性能的研究提供了理论基础。