流固耦合影響下雙圓弧斜齒齒輪泵轉子力學特性研究

周群起，董慶偉，李閣強，劉理想

（河南科技大學機電工程學院，河南洛陽 471003）

1 引言

外嚙合齒輪泵因具有大流量、重量輕、對油液不敏感、結構簡單等優點，在航空航天、農耕機械、水力發電等領域被廣泛應用。轉子是齒輪泵的重要組成部分，傳統的齒輪泵的齒輪轉子大部分采用的是漸開線齒廓，針對漸開線齒輪泵在工程實際中存在徑向力不平衡、轉速小、噪聲大、壓力脈動大、壽命短等缺陷［1］，提出一種過渡曲線以正弦曲線為齒形的雙圓弧斜齒齒輪泵。由于該齒輪泵具有壓力脈動小、噪音低、效率高、排量大、壽命長等特點，因此，雙圓弧斜齒齒輪泵能夠在高速高壓下穩定工作非常具有研究價值［2］。而轉子作為齒輪泵能量傳動的重要部件，如何提高穩定性和安全性將對齒輪泵的發展有著深遠的影響。

目前，隨著有限元軟件的發展，流體機械的很多研究方法和理論成果在流固耦合中得以應用；文獻［3］使用流固耦合方法為準確獲得內部流場及功率損失問題進行研究。文獻［4］采用流固耦合方法對內嚙合齒輪泵的泵體及其齒輪副受流場的影響情況進行分析；文獻［5］使用混流泵內流場和葉輪結構同步求解的方法，研究混流泵葉輪的力學特性。針對上述研究對象大多為內嚙合齒輪泵，而對于雙圓弧斜齒外嚙合齒輪泵這方面的研究較少。因此，構建了Fluent 流體力學和ANSYS運動學相結合的仿真平臺，消除單一平臺對仿真結果造成的局限性，十分必要。……