子母葉片泵密閉腔的熱力學(xué)分析

發(fā)布時間：2020-11-19 20:22

　　本課題選擇25VQ21A的雙作用子母葉片泵為研究對象,分析葉片泵密閉腔內(nèi)的油溫變化。泵工作過程中,油液進(jìn)入吸、排油密閉腔吸收泵內(nèi)部產(chǎn)生的熱量,因不能及時的排出,引起油液溫度升高,粘度降低,引起摩擦副的工作環(huán)境改變,嚴(yán)重時會影響泵的使用壽命。因此,對密閉腔內(nèi)的油溫對泵內(nèi)部溫升的影響進(jìn)行分析,對雙作用子母葉片泵的性能優(yōu)化具有一定的參考意義。運(yùn)用運(yùn)動學(xué)和傳熱學(xué)知識,對密閉腔內(nèi)油液熱量的產(chǎn)生和傳遞機(jī)理進(jìn)行分析,繪制出熱量傳遞路線圖。針對采用傳統(tǒng)理論計(jì)算方法很難處理不規(guī)則零部件的問題,運(yùn)用COMSOL軟件中的傳熱模塊對殼體的熱傳導(dǎo)的導(dǎo)熱問題進(jìn)行分析,得出殼體的導(dǎo)熱熱阻。其次,對熱量傳遞路線各個環(huán)節(jié)分別建立熱力學(xué)模型,分析在不同工作壓力下子母葉片泵密閉腔內(nèi)油液溫度的變化。最后設(shè)計(jì)了葉片泵的熱力學(xué)實(shí)驗(yàn),測量出不同壓力工況下油液的溫度變化,同時得出吸油區(qū)和排油區(qū)密閉腔內(nèi)各個產(chǎn)熱源和散熱途徑的占分比。得出:在吸油區(qū),子母葉片泵出口壓力為低壓時壓差流和剪切流正交產(chǎn)生的熱量為主要的產(chǎn)熱源;高壓時葉片與定子環(huán)之間的摩擦產(chǎn)熱為主要的產(chǎn)熱源。在排油區(qū),泵的出口壓力為低壓時純剪切流產(chǎn)生的熱量為主要產(chǎn)熱源;高壓時葉片與轉(zhuǎn)子槽之間的摩擦產(chǎn)熱為主要的產(chǎn)熱源。散熱的主要途徑為殼體的熱傳導(dǎo)導(dǎo)熱。
【學(xué)位單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2020
【中圖分類】：TH137.51
【部分圖文】：

結(jié)構(gòu)圖,葉片,實(shí)物

工程碩士學(xué)位論文1第1章緒論本章主要介紹了液壓技術(shù)和葉片泵在機(jī)械制造業(yè)中的廣泛應(yīng)用；介紹了子母葉片泵的發(fā)展史、工作原理和特殊結(jié)構(gòu)；綜述了葉片泵、摩擦副以及熱力學(xué)的研究現(xiàn)狀；介紹了本課題的主要研究內(nèi)容；闡述了本課題的研究背景與意義。1.1子母葉片泵概述液壓技術(shù)是一種利用油液壓力傳遞機(jī)械動力來驅(qū)使各類機(jī)械去完成先前確定工作的一種技術(shù)，而液壓泵在其中不斷的將動力機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液體的壓力能，是液壓系統(tǒng)的“心臟”。常用液壓泵按照液壓系統(tǒng)中常用的泵結(jié)構(gòu)分為：葉片泵、齒輪泵和柱塞泵。它們的工作原理基本一致，都是通過改變泵密閉容積內(nèi)油液的體積來完成吸油和排油的過程，并且通過外部負(fù)載給液體加壓。在這三類液壓泵中，葉片泵由于流量均勻、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪聲小以及容積效率低而優(yōu)于其它兩類泵，被廣泛的應(yīng)用于輕工機(jī)械、鍛壓機(jī)械、冶金機(jī)械和港口機(jī)械等多種行業(yè)。根據(jù)工作腔在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周完成吸、排油次數(shù)的不同，葉片泵分為兩類，即轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周完成一次吸、排油過程的單作用葉片泵和完成兩次吸、排油過程的雙作用葉片泵。單作用葉片泵多為變量泵，一般適用于低壓工況；而雙作用葉片泵均為定量泵，多適用于中高壓工況。隨著葉片泵向著高速高壓化發(fā)展，有學(xué)者對葉片泵的葉片進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)計(jì)了一種性能較好的葉片泵，稱之為子母葉片泵。子母葉片泵中的子母葉片結(jié)構(gòu)又稱為內(nèi)嵌葉片式，是一種開發(fā)比較早、結(jié)構(gòu)相對成熟的高性能葉片泵。以它獨(dú)特的子母式葉片結(jié)構(gòu)使該泵具有運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、流量均勻、脈動孝噪聲較低等優(yōu)點(diǎn)。采用可軸向變化的浮動側(cè)板結(jié)構(gòu)能有效的提高容積效率，使容積效率有時可以高達(dá)98%，容積效率的提高為子母葉片泵向高壓化發(fā)展奠定了基矗其實(shí)物圖和結(jié)構(gòu)圖如圖1.1和圖1.2所示。圖1.1子母葉片泵實(shí)物圖

結(jié)構(gòu)圖,葉片,結(jié)構(gòu)圖,定子

子母葉片泵密閉腔的熱力學(xué)分析2圖1.2子母葉片泵結(jié)構(gòu)圖1—轉(zhuǎn)子2—葉片3—定子4—支撐板5—泵蓋6—進(jìn)油口7—出油口8—配流盤9—軸承10—密封11—?dú)んw12—傳動軸13—防塵圈14—定位銷子母葉片泵的主要特點(diǎn)是把易磨損的部件（定子、轉(zhuǎn)子、葉片以及配流盤等）用定位銷和螺釘組裝起來形成獨(dú)立的一個組裝配件，減小了其裝配和維修的工作量。定子環(huán)外表面上開的圓形斜孔直接通入定子內(nèi)的吸油腔，擴(kuò)大了吸油腔的進(jìn)油通道，使葉片泵的吸油更加充分，避免了氣蝕、氣穴現(xiàn)象的出現(xiàn)。子母葉片泵采用獨(dú)特的子母葉片和浮動側(cè)板結(jié)構(gòu)而區(qū)別于其它雙作用葉片泵。其中子母葉片之間形成了卵形油室，它通過配流盤配合引油始終作用于壓油區(qū)的高壓油，這樣可以大大改善葉片在吸油區(qū)的受力狀況，減少葉片與定子環(huán)內(nèi)表面之間的磨損。同時其獨(dú)特的浮動側(cè)板結(jié)構(gòu)可以減少側(cè)板間的間隙泄漏，提高容積效率，也可以更好的適應(yīng)高壓、高轉(zhuǎn)速的工作環(huán)境。子母葉片泵的工作原理類似于其它雙作用葉片泵的工作原理，如圖1.3所示。圖1.3子母葉片泵工作原理圖1—轉(zhuǎn)子2—定子3—葉片4—排油區(qū)5—吸油區(qū)子母葉片泵的定子曲線是由兩段半徑為R的大圓虎兩段半徑為r的小圓弧

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