摆线转子泵磨损分析及齿廓修整.pdf

Ww.weitu.com
进也自サ心
摆线转子泵磨损分析及齿廓修整
The abrasion research of cycloid rotor pump and modification of rotor tooth profile
唐海峰,黄勤,陈宗毅
TANG Hai-feng, HUANG Qin, CHEN Zong-yi
(贵州大学机械工程学院,贵阳550025)
摘要:针对DM154X型摆线转子泵存在磨损严重和供油效率下降快的工程买际问题,采用实验对比和有
限元仿真相结合的分析方法,对其内转子齿廓曲线形状进行分析,找出了磨损现象严重的主要
原因,提出了采用齿廓修整方式减小啮合应力的解决方案,通过有限元分析,得出了齿廓修整
量对摆线泵啮合应力的影响趋势,为改进摆线泵内转子齿廓曲线的设计提供了依据。
关键词:摆线转子泵;磨损;对比买验;有限元仿真;啮合应力;齿廓修整
中图分类号:TH117
文献标识码:A
文章编号:1009-0134(2015)01(上)-0051-03
Doi:10.3969/J.isn.1009-0134.2015.01(上).15
0引言
摆线转子泵作为润滑油系统的供油泵,以其
结构紧凑、运转平稳和良好的高速性能等优点,
被广泛应用于工程实际中。对摆线转子泵工作性
能的研究,目前国内主要集中在齿形参数优化和
流场特性的理论研究方面。本文针对国产DM154X
型摆线转子泵在工作中转子磨损现象严重,从而造
成油泵供油效率降低的实际工程问题,采用实验对
比和有限元分析相结合的方法,分析其磨损产生的
图2内转子磨损状况
原因,并提出用转子齿廓修整的方法来减小转子磨
损,为该型号摆线转子泵的设计提供依据。
2摆线泵效率对比试验
1问题描述
摆线转子泵的供油效率主要用流量q来评价。
若用q1表示新泵的实际流量,q2表示工作一段时间
后泵实际流量,n1=q1q2表示效率的降低程度,两
种摆线转子泵的供油效率实验结果如表1所示。
表1泵效对比试验
型号q1L/minq2 L/min n1磨损位子
CN-D
51.7
36.5
71.0%内转子
USA-D
52.144.284.8%内转子
图1摆线转子泵
实验结果显示CN-D型摆线泵的内转子齿顶与
图1所示为国产某液力机械上的DMA154X型
齿肩的过渡处磨损现象严重,其供油效率下降的
摆线转子泵(代号CN-D)其工作转速为500rev/百分比较USA-D型摆线泵降低13%。
min~1500rev/min。实验发现,该油泵在工作
3磨损原因分析
段时间后,内转子齿顶与齿肩过渡位置出现如图
摆线转子泵主要由摆线内转子和圆弧外转子
2所示的严重磨损现象,造成油泵供油效率很快组成,外转子的齿廓曲线比较简单,采用多段圆
降低。而与其工作条件相同的进口油泵(代号弧组成,内转子齿廓曲线较为复杂,采用短幅外
USA-D),转子的磨损较小。
摆线的内等距线,其短幅外摆线的结构参数的选
收日期:2014-08-20
基金项目:贵州大学研究生创新基金(研理工2014029)
作者简介:唐海峰(1988-),男,四川高坪人,硕土研究生,研究方向为先进制造技术。
第37卷第1期2015-01(上)[51
Www.weitu.com
取,不仅决定了内转子齿廓曲线的形状,而且会后,内转子最大应力为250Mpa,而CN-D型摆线泵
直接影响摆线泵的工作性能。
的内转子最大应力如图4所示,达到521Mpa,超过
利用三坐标测量仪对USA-D型摆线油泵内转了烧结铜钢的强度极限350Mpa,是造成内转子磨
子齿廓进行测绘,通过与CN-D型摆线泵内转子的损较大的主要原因。
设计齿廓曲线对比,发现CN-D与USA-D的内转子
从CN-D与USA-D内转子的齿廓曲线的对比和
齿廓曲线的差异主要在齿顶与齿肩过渡位置,最有限元动态仿真的结果可知,CN-D型摆线泵内转
大差异量い=+0.31mm,如图3所示(外侧曲线:子齿顶与齿肩的过渡处的齿廊形状与USA-D型摆
CND,内侧曲线:USA-D)。由此可知,内转子
线泵的差异,是造成CN-D型摆线泵内转子应力过
齿廓曲线形状的设计质量是造成CN-D型摆线转子大和磨损过快的主要因素。
泵磨损严重和供油效率下降快的主要原因
为减小啮合应力,对CN-D的摆线齿廓进行
0
修整,修整量为-0.30mm(向内修形量定义为
“-”),如图5所示。
图3内转子齿廓对比,o=+0.31mm
4摆线泵的动力学仿真
图5内转子齿廓修整
摆线转子泵工作过程中,除内转子绕定轴转
动外,外转子在内转子的带动下沿同一方向转
对齿廓修整量为-0.30mm的摆线转子泵进行动
动。内、外转子制造材料及力学性能如表2所示
力学仿真分析,获得油泵在啮合过程中转子的啮
以转速为1000rev/min,建立摆线转子泵的动力学
合应力随时间的变化曲线如图6所示。
分析模型。
表2内外转子材料及力学性能
类另
材料
牌号0bMpa硬度(HBS)
内转子烧结铜钢FO202J350
100
外转子烧结中碳钢FTG60-15150
60
对摆线泵CN-D、USA-D分别进行瞬态动力学
图6修整量-0.30mm时油泵的哦合应力
分析,仿真结果显示,摆线泵的最大啮合应力集
中在内转子齿顶与齿肩的过渡处,与实验得到的
从啮合应力图可以看到,内转子修整量
磨损位置一致。
为-0.30mm时,油泵在运转平稳后,转子的最大应
力约为135Mpa,较修整前降低74.1%。
309
317,45
253
USA-DCN-D-0.06-0,08-0.1-0.13-0,3
图4CN-D内转子啮合应力云图
图7齿廓修整前后油泵啮合应力
仿真结果表明,USA-D型摆线泵在运转平稳
【下转第57页
52】第37卷第1期2015-01(上)