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基于ANSYS的叶片泵有限元分析

发布于:2016-02-07 15:23
有限元分析

      油泵作为液压系统的重要部件,它的性能和寿命在很大程度上决定着整个液压系统的工作能力,因此对油泵的合理设计和正确使用显得格外重要。其结构设计就要使其具有承受更高热负荷和机械负荷的能力,以达到所需的可靠性要求,提高液压产品的效率。
      利用AUTOCAD,ANSYS等App的实体建模建立了叶片泵中一些关键零件的三维实体模型,对其进行了结构有限元分析计算,主要是定子与转子间的中心距,可使改进后的油泵,结构更合理,运行效率高。在液压传动与控制中使用最多的液压泵主要有齿轮泵、叶片泵和柱塞泵三中类型。其中叶片泵是在近代液压技术发展史上最早的一种液泵之一。与齿轮泵、柱塞泵相比,叶片泵具有尺寸小、重量轻、流量均匀、噪声低的突出优点。在各类液压泵中,叶片泵输出单位液压功率所需的重量几乎是最轻的。由于结构比较简单,其价格也比柱塞泵低,而且可以和齿轮泵竞争。与此同时,将叶片泵的噪声控制在65~68 dB(A)以下的低噪声水平完全可能,甚至可以更低,这也是齿轮泵和柱塞泵所无法比拟的,但它也存在着结构复杂、吸油能力差、对油液污染敏感等缺点。叶片泵的性能主要通过流量(或排量)、压力、转速、驱动扭矩、效率、吸入性能等特性参数来表示。此外,自上个世纪60年代以来,随着叶片泵向高压、高转速方面发展,噪声和使用寿命也成了衡量叶片泵性能的重要指标。
      叶片泵分为单作用叶片泵和双作用叶片泵,本文仅对双作用叶片泵进行有限元分析。双作用叶片泵的工作原理如图所示,转子10和定子9是同心的,定子内表面由八段曲面拼合而成:两段半径为R的大圆弧面、两段半径为r的小圆弧面以及连接圆弧面的四段过渡曲面。当转子沿图示方向转动时,叶片6在离心力和通往叶片底部压力油的作用下紧贴在定子的内表面上,在相邻叶片之间形成密封容腔。显然,右上角和左下角的密封容腔容积逐渐变大,所在的区域是吸油区; 域是压油区。在吸油区和压油区上,配油机构提供了相应的吸油窗口和压油窗口,并用封油区将吸油区和压油区隔开。可以看出,当转子转一转时,每个工作容腔完成吸油、压油动作各两次,所以称为双作用叶片泵。这种泵的两个吸、压油区是径向对称分布的,所以作用在转子上的液压力是径向平衡的。显然,这种泵的排量是不可调的,只能做成定量泵。
      叶片泵有单联泵和双联泵两种形式。是一种将电动机输出的机械能转换为液压能的能量转换装置,在液压系统中作为提供一定流量压力的液压能源。该泵结构紧凑、体积小、流量均匀、压力脉动小、噪音低、效率高、性能可靠、价格合理。广泛使用在各种中低压液压系统中,如各种金属切削机床、油压机、塑料机械以及各类工程机械等。下面以一种双联泵为例具体说明利用ANSYSApp的有限元分析过程。


                                                                                  专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
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