双螺杆泵的同步用双圆弧齿轮传动在啮合过程中,由于齿面磨损、圆盘摩擦等功率损失所产生的热量,使齿轮及油液的温度升高,就会引起齿轮、轴承和轴变形,造成转速不稳定,产生流量脉动和压力脉动。如果工作温度超过大许用温度,还会出现轮齿胶合失效,严重影响双螺杆泵的工作性能。因此在螺杆泵同步齿轮的方案设计中,有进行热分析,为设计工作提供参考依据。
热网络法是一种基于热电比拟原理的集中参数数值计算方法,它是运用有限差分技术进行数值求解的;是一种将热系统离散比拟为热源、热阻、热容等元件,用节点和支路将它们联接起来的模型。该方法所选节点能够比较客观地反映出物理模型的本质,其节点位置的布局、网络的疏密程度由研究者根据实际需要灵活掌握,具有简单可行、边界条件易于处理等优点。尤其是可用于包含有润滑油、油气混合物、固体结构件等多相传热介质的复杂系统热分析,弥补了有限元法无法应用于复杂系统热分析的缺憾。
双圆弧齿轮箱热网络模型
温度节点的布置原则应尽可能地将温度节点布置在系统的关键部位。就本项目研究而言,需要考虑能够为有限元热分析的边界条件确定的要求,因此在技术处理上,尽可能地把温度节点布置于能准确反映润滑油及各零部件联系处温度的位置。
热平衡方程组的建立齿轮传动系统的热分析包括了稳态(有润滑)热分析和瞬态(失去润滑)热分析。在正常情况下,传动系统处于稳态工况,内部零部件的温度处于一平衡状态。传动系统在失去润滑后才进入瞬态过程。本文所研究的双圆弧齿轮传动始终处于有润滑状态,因此属于稳态热分析。
Kirchhoff定律表明,在稳态传热过程中,如果某个温度节点没有热源,则流入节点的热流量应当等于流出节点的热流量。
在相同工况条件下,齿轮啮合点附近节点的温升远远大于其它点,说明齿轮啮合是传动系统的主要热源,也是齿轮箱润滑油选择的依据;从功率损失计算结果也可以这一结论;边界节点温升不显著,表明双螺杆泵系统各组成部件间不存在明显的热耦合现象;同时表明我们的减速箱结构是符合传热要求的。探索出了一种能系统分析复杂流体机械关键点温度的方法,为进一步热分析工作的开展奠定了坚实的基础。
大流量齿轮泵适用于输送不含固体颗粒和纤维,无腐蚀性,温度不高于80℃,粘度为5×10-6~1.5×10-3m2/s(5-1500cSt)的润滑油或性质类似润滑油的其他液体。在输油系统中可用作传输、增压泵;在燃油系统中可用作输送、加压、喷射的燃油泵;在工业中,均可作润滑油泵用。