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油泵作為液壓系統(tǒng)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(tǒng)的工作能力，因此對油泵的合理設(shè)計和正確使用顯得格外重要。其結(jié)構(gòu)設(shè)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(chǎn)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(guān)鍵零件的三維實體模型，對其進行了結(jié)構(gòu)有限元分析計算，主要是定子與轉(zhuǎn)子間的中心距，可使改進后的油泵，結(jié)構(gòu)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(shù)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(zhuǎn)速、驅(qū)動扭矩、效率、吸入性能等特性參數(shù)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(zhuǎn)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(zhuǎn)子10和定子9是同心的，定子內(nèi)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(zhuǎn)子沿圖示方向轉(zhuǎn)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(nèi)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(gòu)提供了相應(yīng)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。可以看出，當轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)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?qū)ΨQ分布的，所以作用在轉(zhuǎn)子上的液壓力是徑向平衡的。顯然，這種泵的排量是不可調(diào)的，只能做成定量泵。
葉片泵有單聯(lián)泵和雙聯(lián)泵兩種形式。是一種將電動機輸出的機械能轉(zhuǎn)換為液壓能的能量轉(zhuǎn)換裝置，在液壓系統(tǒng)中作為提供一定流量壓力的液壓能源。該泵結(jié)構(gòu)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(tǒng)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(lián)泵為例具體說明利用ANSYS軟件的有限元分析過程。
專業(yè)從事機械產(chǎn)品設(shè)計│有限元分析│強度分析│結(jié)構(gòu)優(yōu)化│技術(shù)服務(wù)與解決方案
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