
油泵作為液壓系統的重要部件,它的性能和壽命在很大程度上決定著整個液壓系統的工作能力,因此對油泵的合理設計和正確使用顯得格外重要。其結構設計就要使其具有承受更高熱負荷和機械負荷的能力,以達到所需的可靠性要求,提高液壓產品的效率。
利用AUTOCAD,ANSYS等軟件的實體建模建立了葉片泵中一些關鍵零件的三維實體模型,對其進行了結構有限元分析計算,主要是定子與轉子間的中心距,可使改進后的油泵,結構更合理,運行效率高。在液壓傳動與控制中使用最多的液壓泵主要有齒輪泵、葉片泵和柱塞泵三中類型。其中葉片泵是在近代液壓技術發(fā)展史上最早的一種液泵之一。與齒輪泵、柱塞泵相比,葉片泵具有尺寸小、重量輕、流量均勻、噪聲低的突出優(yōu)點。在各類液壓泵中,葉片泵輸出單位液壓功率所需的重量幾乎是最輕的。由于結構比較簡單,其價格也比柱塞泵低,而且可以和齒輪泵競爭。與此同時,將葉片泵的噪聲控制在65~68 dB(A)以下的低噪聲水平完全可能,甚至可以更低,這也是齒輪泵和柱塞泵所無法比擬的,但它也存在著結構復雜、吸油能力差、對油液污染敏感等缺點。葉片泵的性能主要通過流量(或排量)、壓力、轉速、驅動扭矩、效率、吸入性能等特性參數來表示。此外,自上個世紀60年代以來,隨著葉片泵向高壓、高轉速方面發(fā)展,噪聲和使用壽命也成了衡量葉片泵性能的重要指標。
葉片泵分為單作用葉片泵和雙作用葉片泵,本文僅對雙作用葉片泵進行有限元分析。雙作用葉片泵的工作原理如圖所示,轉子10和定子9是同心的,定子內表面由八段曲面拼合而成:兩段半徑為R的大圓弧面、兩段半徑為r的小圓弧面以及連接圓弧面的四段過渡曲面。當轉子沿圖示方向轉動時,葉片6在離心力和通往葉片底部壓力油的作用下緊貼在定子的內表面上,在相鄰葉片之間形成密封容腔。顯然,右上角和左下角的密封容腔容積逐漸變大,所在的區(qū)域是吸油區(qū); 域是壓油區(qū)。在吸油區(qū)和壓油區(qū)上,配油機構提供了相應的吸油窗口和壓油窗口,并用封油區(qū)將吸油區(qū)和壓油區(qū)隔開?梢钥闯,當轉子轉一轉時,每個工作容腔完成吸油、壓油動作各兩次,所以稱為雙作用葉片泵。這種泵的兩個吸、壓油區(qū)是徑向對稱分布的,所以作用在轉子上的液壓力是徑向平衡的。顯然,這種泵的排量是不可調的,只能做成定量泵。
葉片泵有單聯泵和雙聯泵兩種形式。是一種將電動機輸出的機械能轉換為液壓能的能量轉換裝置,在液壓系統中作為提供一定流量壓力的液壓能源。該泵結構緊湊、體積小、流量均勻、壓力脈動小、噪音低、效率高、性能可靠、價格合理。廣泛使用在各種中低壓液壓系統中,如各種金屬切削機床、油壓機、塑料機械以及各類工程機械等。下面以一種雙聯泵為例具體說明利用ANSYS軟件的有限元分析過程。
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