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作者：

李玙璠

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摘要：

外啮合齿轮泵有着结构紧凑,抗污能力强,自吸性能好,运行平稳可靠,可高速运作,成本较低等优势.此外还具有流量脉动和噪声较大,低速工作时容积效率较低等显著特点.因此,本文以PH407-A20型外啮合齿轮泵作为研究对象,提出一种基于SimulationX软件对外啮合齿轮泵建模仿真的创新方法.通过采用建模仿真和实验验证的方法对外啮合齿轮泵的外部输出特性,内部压力特性以及系统特性进行深入研究与分析,并提出了将外啮合齿轮泵用于单出杆液压缸控制的创新系统,探究外啮合齿轮泵的流量,压力,驱动单出杆液压缸系统能效等特性及其变化规律,对外啮合齿轮泵的创新与开发具有一定的理论指导意义.论文首先分析了外啮合齿轮泵的结构及工作原理,描述了外啮合齿轮泵控制体积及相互之间流动的概念,将泵内部容腔划分为四个区域,并分析了运用集总参数的方法描述的外啮合齿轮泵内部的流量压力特性.分析了外啮合齿轮泵出口流量以及脉动率的计算理论,总结了影响齿轮泵出口流量的原因.采用三坐标测量仪测量该泵的结构参数,采用AutoCAD软件,Solidworks软件绘制了外啮合齿轮泵的二维和三维模型.在三维模型中,改变外啮合齿轮泵的旋转角度,实时测量用于搭建液压模型的参数数据,导入到多学科领域建模软件SimulationX中,借助该建模软件机械及液压模块中的元件,通过集中参数的方法在该平台上构建了外啮合齿轮泵的流量压力动态模型,模型精确定义了泵以齿轮转角为函数的几何特征,具有广泛的仿真通用性,为进一步对外啮合齿轮泵的创新研究提供有利工具.通过SimulationX仿真得到不同负载下的流量,压力特性,以及单个齿间容积内部压力及流量变化,研究了在空载时不同转速工况下,仿真空载排量与几何计算排量的偏差,并计算了容积效率和流量脉动率,验证了仿真模型的准确性,并研究了不同转速工况的仿真流量与理论值的对比.该模型能对泵的运行进行深入分析,给出了一些实验中难以测量参数的仿真曲线(如齿间压力)等,有助于对泵的内部空化性能和输出压力流量特性进行预测评估.搭建了外啮合齿轮泵实验台,对所建模型的仿真结果进行实验验证.通过将实验与仿真结果对比,得出空载和负载工况时不同泵轴转速下的流量,压力脉动趋势的仿真实验对比也具有一致性,验证了建模方法的准确性,以及模型的实用价值,有助于外啮合齿轮泵的设计开发与改进.最后提出外啮合齿轮泵用于控制单出杆液压缸的一种泵控系统.搭建齿轮泵控制单出杆液压缸模型并进行分析特性,对系统恒负载条件下系统的不同速度阶跃,不同频率跟踪特性及不同负载下的液压缸压力特性进行了详细分析.结果分析得到在相同的速度和位移下,随着负载力的增加,外啮合齿轮泵控缸系统损失能量不变,系统能耗增大,能量效率提高;验证了该系统的合理有效性.

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学位级别：

硕士