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濟南凱星液壓-雙聯齒輪油泵的動態模擬研究时间:2021-05-05 【原创】 阅读 為了越好地模擬齒輪旋轉過程中的流場變化情況,本文采用動網格技術,編制UDF程序來控制齒輪的轉動在 Fluent軟件中,采用有限體積法求解,壓力項用 PRESTO!格式離散,擴散項用中心差分格式離散,其余項用二階迎風格式離散,壓力速度耦合方程采用PSO算法求解。 通過對外嚙合齒輪泵內部的水壓流場所進行的模擬,可獲得其內部的流動速度分布圖和壓力分布圖,并據此分析內部的壓力變化,同時也可以監測出口的排油情況,本文從模擬輸入壓力、輸出壓力分別為16、18MPa的內部流場壓力和速度矢量分布狀況,同時監測排油口的流量,并對此進行分析。 圖3為輸入壓力為16MPa,輸出壓力為18MPa,齒輪轉動0.00024s時的壓力分布圖,由圖中可以看出,在齒輪即把進入嚙合的時候壓力值較大,較大值為18.1MPa,這是由于齒輪在嚙合的時候,對排油腔的油液進行擠壓,較大的壓力對齒面產生沖擊,而且對齒輪壽命則有一定的影響,在齒輪由嚙合到分離的時候壓力值較小,較小值為12.5MPa,和進油口壓力有較大的差值,低壓產生在齒面處,較易產生氣泡,引起齒面的氧化腐蝕,進而產生氣穴,引發氣蝕現象。
在整個模擬過程當中,可以觀測到排油口的流量情況,如圖4所示,在齒輪旋轉0.00008s左右時,流體出現回流情況,隨著齒輪的繼續旋轉,回流出現越大的范圍,如圖5所示,齒輪旋轉0.0002s時的速度矢量圖,從圖上可以看出,流體回流占據了大范圍的流場,使雙聯齒輪油泵的流量速度減少。 回流的出現會對齒輪泵造成許多不利的影響,主要的危害有(1)回流消耗越多的能量,并且使齒輪泵的效率減低很多;(2)回流的出現使齒輪泵的流場流動不穩定,同時伴隨著脈動出現,影響齒輪泵的壽命,從控制原理上來分,對回流的控制可分為主動控制,即外加能量的控制;被動控制,即不加能量的控制,前者需要外加的能量消耗,有時會得不償失;后者雖然不需要外加的能量,但往往是以失去某種流體動力性能為代價的,從本文設計的雙聯齒輪油泵模型,如果采用主動控制的方法,可以增加齒輪的轉速,增加轉速,則對齒輪的使用壽命有一些影響,而且對電機的要求會越高,所以采取被動控制的方法,減小進出口的壓力差值。 |