低压小排量水压外啮合齿轮泵的研究

水压传动技术直接以天然水或自来水作为工作介质,既具有液压技术的共性优点,又具有节省资源、经济环保、动态性能好、系统效率高、应用范围广等突出的特点。水压传动技术适应了环境保护和可持续发展的要求,可大幅提高经济效益,已成为液压工业技术进步与创新的主要领域之一。 液压泵是液压系统的动力源。齿轮泵排量范围适中、结构简单、成本低、工业应用广,在产量上占绝对优势。当前,水液压柱塞泵已经研制并形成产品,而水液压外啮合齿轮泵的研究和产品未见报道,针对这一全新技术,作者进行了大量理论分析和实验研究。 首先,在查阅大量国内外资料的基础上,分析了国内外水压元件的研究与应用情况,指出了研究水压齿轮泵的重要意义,明确了研究水压外啮合齿轮泵的主要技术难点,在此基础上,提出了解决水压齿轮泵技术难点所需的关键技术,确定了本文的主要研究内容。 为研制出高性能的水压齿轮泵,本文还对齿轮泵各零部件材料进行了选择,并对关键摩擦副材料进行了研究,在参考国内外文献的基础上,确定了水压齿轮泵关键摩擦副材料的组成成分,采用正交设计法制备了摩擦磨损试件,并在MPX-200型摩擦磨损试验机上对试件进行了水润滑下摩擦磨损试验,确定了该材料的最佳配比,试验结果表明:该材料在载荷1000 N、转速1100r/min下的摩擦系数为0.08。 在水压技术理论研究方面,应用流固耦合理论对水压齿轮泵进行了二维流场的仿真分析,得出了其流场压力云图和速度矢量图。 在结构设计的基础上,对水压齿轮泵样机进行了加工制造,并对样机进行了试验研究,结果表明:水压齿轮泵动力部件——主从动齿轮的材料选择正确,满足水压齿轮泵的要求;当出口压力为1MPa左右时,研制的侧板材料达到设计要求,对应用在更高压力时,该材料硬度及强度达不到要求,需进一步研究提高其硬度和强度的材料配方及制备方法;需要进一步提高水压齿轮泵加工精度,特别是侧板以及齿轮端面的平面度、表面粗糙度以提高水压齿轮泵的性能。