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VICKERS威格士齒輪泵振動(dòng)和噪聲的研究
齒輪泵作為一種液壓傳動(dòng)的基礎(chǔ)元件，除具有*的結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)外，還有結(jié)構(gòu)上容易實(shí)現(xiàn)多聯(lián)化、抗污染能力強(qiáng)、可在惡劣條件下工作等特長，成為使用zui可靠、應(yīng)用zui廣泛的一種液壓元件。

VICKERS威格士齒輪泵振動(dòng)和噪聲的研究
自液壓技術(shù)應(yīng)用以來，齒輪泵高壓的研究從未間斷過。但隨著壓力升高，齒輪泵的效率降低，內(nèi)泄漏增加，造成功率損失。由于一般液壓系統(tǒng)的能量有60%的輸入功率轉(zhuǎn)化為熱能消耗掉，而無功功率不僅造成能源的浪費(fèi)，而且轉(zhuǎn)化為熱量，使油溫發(fā)熱，并引起較大的振動(dòng)和噪聲。嚴(yán)重影響油泵的工作穩(wěn)定性和使用壽命。故現(xiàn)代液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，把提高系統(tǒng)效率，降低能耗作為重要的質(zhì)量指標(biāo)。液壓泵作為能量轉(zhuǎn)換裝置，對(duì)液壓系統(tǒng)的總效率影響很大，而效率的高低，主要取決于元件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，而齒輪泵的效率主要包括容積效率和機(jī)械效率。容積效率與間隙的三次方成正比，機(jī)械效率與間隙成反比，因此，有必要對(duì)齒輪泵的間隙進(jìn)行參數(shù)尋優(yōu)。同時(shí)，外嚙合齒輪泵的噪聲比較大，作為液壓系統(tǒng)主要的噪聲源，大約的70%的振動(dòng)和噪聲起源于泵。而振動(dòng)和噪聲已成為液壓技術(shù)向高壓，高速發(fā)展的主要障礙。因此有必要對(duì)噪聲產(chǎn)生的機(jī)理，影響因素和控制方法進(jìn)行分析和探討。
為提高齒輪泵的效率，需對(duì)其能量損失進(jìn)行分析。齒輪泵的能量損失主要包括容積損失和機(jī)械磨擦損失。容積損失主要體現(xiàn)為泄漏。泄漏分為內(nèi)泄漏和外泄漏，外泄漏主要發(fā)生在泵體與前，后端蓋之間的接合面上，主要由兩者間的密封不良引起，外泄漏應(yīng)該避免，或者減小到zui低程度。內(nèi)泄漏的主要形式為間隙泄漏，內(nèi)泄漏的主要途徑為：齒輪端面間隙的泄漏 ，齒輪徑向間隙的泄漏 ，齒面接觸處的泄漏 ，液體壓縮時(shí)的彈性損失 。泵的機(jī)械損失主要體現(xiàn)為各部分的摩擦損失，主要包括：齒頂與液體的粘性摩擦損失 ，齒輪端面與液體的粘性摩擦損失 ，軸和軸承的摩擦損失 ，齒輪嚙合的摩擦損失 ，軸和軸封的摩擦損失 。 CBZb2系列的外嚙合齒輪泵，其端面泄漏約占總泄漏的 ～ ，徑向泄漏約占總泄漏的37%～49%，彈性損失約占總泄漏的2%～3%。齒輪泵在 的能量損失相對(duì) 兩部分損失比較，占的份額較少，因此只考慮與間隙有關(guān)的機(jī)械損失 。而容積泄漏與間隙的三次方成 WP=66 正比，機(jī)械磨擦損失與間隙成反比。要使功率損失zui小，就需要合理控制間隙的大小。而總功率損失為泄漏功率損失和粘性磨擦損失之和。因此必然存在一個(gè)兼顧二者的*間隙，使總功率損失zui小。為此，我們建成立了軸向間隙和徑向間隙的功率損失方程： （Ⅰ）端面間隙的功率損失：由端面泄漏量引起的功率損失和齒輪端面所受到的粘性磨擦損失兩部分組成。 = （Ⅱ）徑向間隙的功率損失：由徑向泄漏和齒頂面受到的粘性磨擦阻力所組成。 = 為求得這個(gè)*間隙，令 ，則 得*軸向間隙方程為： （m） *徑向間隙方程為： （m） 由仿真程序JLZY.CPP求得*軸向（徑向）間隙，并由JLCY.CPP求得在優(yōu)化間隙下的各效率值。可知，對(duì)于CBZb2系列各型號(hào)齒輪泵，理論*軸向間隙為10e-5數(shù)量級(jí)，理論*徑向間隙為10e-6數(shù)量級(jí)。間隙值較小，效率 WP=67 較高，但由于間隙過小，導(dǎo)致磨擦副潤滑不良，抗污染能力減弱，齒輪泵壽命縮短。這主要因?yàn)樵撃Ｐ椭皇窃诳紤]了功率損失zui小，能量利用率zui高的情況下求得的。在實(shí)際應(yīng)用中，*間隙是一個(gè)多元函數(shù)，從*化方法求之，需要考慮許多目標(biāo)函數(shù)。CBZb2050型齒輪泵的軸向間隙取值為： ,徑向間隙取值為： 。這是因?yàn)樵趯?shí)際確定間隙大小時(shí)，還要綜合考慮各方面的因素。如在確定徑向間隙時(shí)，除應(yīng)保證磨擦副間的良好潤滑外，還應(yīng)考慮軸承中的間隙以及齒輪泵受徑向力產(chǎn)生的偏心，同時(shí)還要保證齒輪在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，齒頂不能刮傷殼體（掃膛）的情況出現(xiàn)。有效控制摩擦副的間隙，一直是改善泵轉(zhuǎn)換效率的重要措施。CZBb2系列外嚙合齒輪泵，采用了端面和徑向間隙補(bǔ)償裝置，合理控制和保證了其間隙均勻，不僅使高壓齒輪泵的效率得到了很大提高，而且拓寬了高效工作區(qū)。從實(shí)用的角度看，高效率區(qū)寬廣比率值大更有實(shí)際意義，因?yàn)榭陀^需要泵不僅在額定工況下運(yùn)轉(zhuǎn)，更多的工況是在不同壓力下運(yùn)轉(zhuǎn)。故應(yīng)力求泵工作壓力和輸入轉(zhuǎn)速對(duì)泵的工作效率影響不敏感。 在液壓裝置中，液壓泵產(chǎn)生噪聲的名次居*位，傳遞噪聲的名次居第二位，液壓泵是液壓系統(tǒng)主要的噪聲源。本文以CBZb2050型外嚙合齒輪泵為研究對(duì)象，對(duì)其產(chǎn)生機(jī)理，影響因素和控制方法進(jìn)行了探討。CBZb2050型外嚙合齒輪泵噪聲較大，這主要是因?yàn)橐环矫姹旧碛捎趬毫α髁棵}動(dòng)，困油現(xiàn)象，氣穴氣蝕，齒輪嚙合沖擊等原因，導(dǎo)致流體噪聲較大。

VICKERS威格士齒輪泵振動(dòng)和噪聲的研究
由于CBZb2系列外嚙合齒輪泵采用了徑向浮動(dòng)補(bǔ)償裝置，所以，在實(shí)際中，徑向間隙值的大小是由起潤滑作用的一層油膜的厚度所決定的，對(duì)于軸向間隙，由于該系列齒輪泵具有軸向浮動(dòng)補(bǔ)償結(jié)構(gòu)，故其軸向間隙值的確定方法為：在摩擦副前側(cè)，是由起潤滑作用的一層油膜厚度決定，而在摩擦副后側(cè)，是由自動(dòng)浮動(dòng)側(cè)板的浮動(dòng)補(bǔ)償來控制的。