转动导杆—齿轮驱动式叶片差速泵设计及试验研究

【摘要】叶片差速泵是一种新型转子式容积泵，它由驱动系统、泵壳及同轴安装于泵壳内的两个带有数目相同且均匀分布叶片的叶轮组成。驱动系统分别驱动两个叶轮周期性的变速转动，使两个叶轮相邻叶片间的腔体周期性地张开与闭合，从而使叶片差速泵吸入和排出液体。叶片差速泵与目前工业生产中常用的往复式容积泵和转子式容积泵相比，具有排量体积比大，工作载荷可以平衡等优点，拥有很好的发展前景。在综合分析国内外容积泵以及其驱动机构研究现状及发展趋势的基础上，基于叶片差速泵的工作原理，证明其叶轮角速度函数为相同的周期函数，建立能够满足叶片差速泵驱动系统运动规律的功能系统图，提出满足叶片差速泵叶轮运动规律的驱动系统传动方案：“转动导杆—齿轮驱动机构”。通过分析曲柄导杆机构运动特性及建立转动导杆—齿轮机构传动运动规律模型，提出以曲柄为主动件和导杆为主动件的转动导杆—齿轮驱动机构，研究两种转动导杆—齿轮驱动机构运动特性及其随特征系数变化的运动规律，在此基础上分别建立两种驱动机构的理论参数方程，通过对比分析两种驱动机构的运动特性、理论叶片角以及力学特性，得到以导杆为主动件的转动导杆—齿轮驱动机构更具有优越性。基于叶片差速泵结构特点，对叶片差速泵泵体与转动导杆—齿轮驱动机构进行结构设计。泵体结构设计主要包括对泵壳进行配流口设置及排液口液体回流通道设计，对叶轮进行叶片干涉分析及平衡环面设计，对辅助件进行泄流单向阀回路及密封设计；驱动系统设计主要包括曲柄导杆机构特征系数、转动导杆机构与齿轮机构安装相位角和齿轮机构齿数比；最终完成叶片差速泵总体结构设计，绘制转动导杆—齿轮驱动式叶片差速泵二维图纸。通过Pro/E-ADAMS联合仿真对转动导杆-齿轮驱动式叶片差速泵进行动力学仿真研究，运用Pro/E软件建立叶片差速泵三维模型，通过数据接口导入ADAMS进行动力学仿真分析，验证转动导杆—齿轮驱动式叶片差速泵设计的合理性，为后续叶片差速泵原理样机研制提供依据。基于叶片差速泵总体结构设计，研制转动导杆—齿轮驱动式叶片差速泵原理样机，制定试验方案，进行叶片差速泵工作性能测试，试验结果表明：转动导杆—齿轮驱动式叶片差速泵能够满足设计要求。为后续深入研究叶片差速泵提供理论基础。
【作者】袁伟东；
【导师】胡明；
【作者基本信息】浙江理工大学，机械设计及理论，2014，硕士
【关键词】转动导杆—齿轮驱动机构；叶片差速泵；联合仿真；动力学仿真；原理样机；

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