Entwicklung und Untersuchung einer geräusch- und pulsationsarmen Hydraulikpumpe mit Kreisbogenverzahnung

低噪声、低脉动圆弧齿液压泵的研制与研究

• 批准号: 218896370
• 负责人: Professor Dr.-Ing. Uwe Heisel
• 金额: --
• 依托单位: Institut für Werkzeugmaschinen (IFW)
• 依托单位国家: 德国
• 项目类别: Research Grants
• 财政年份: 2012
• 资助国家: 德国
• 起止时间: 2011-12-31 至 2014-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/218896370?language=en
• 关键词: Entwicklung; und; Untersuchung; einer; ger

Außenzahnradpumpen (AZP) sind zuverlässig, günstig, kompakt und haben einen hohen Wirkungsgrad. Trotz vieler Untersuchungen und der breiten Umsetzung von Verbesserungsmaßnahmen beinhalten diese Pumpen aber noch erhebliche Optimierungspotentiale. Zu den typischen Nachteilen dieser Pumpenart gehören die Umgebungsbelastung durch einen hohen Schallpegel und eine starke Volumenstrompulsation am Pumpenausgang. Um diese Nachteile zu minimieren, verwenden die Pumpenhersteller hierzu Zahnräder mit Sonderprofilen bzw. Feinkorrekturen der Eingriffsgeometrie, spielfreie Verzahnungen, Pfeil- und Schrägverzahnungen und weitere Maßnahmen in der Pumpenkonstruktion. Allerdings können nicht alle Probleme durch die genannten Optionen vollständig gelöst werden. Z.B. verbessert die Anwendung der Schrägverzahnung die Pumpenakustik und die Strömungsstabilität, sie führt aber zur Entstehung von größeren Axialkräften. Demzufolge werden der Aufbau und die Fertigung der Pumpe komplexer und dementsprechend teurer. Mittels der Pfeilverzahnung können die unerwünschten axialen Kräfte kompensiert werden. Aber die Herstellung von Pfeilzahnrädern ist komplizierter und kostenintensiver im Vergleich mit Schrägzahnrädern. Die Entwicklung der spielfreien SILENCE-Verzahnung mit rundem Zähneprofil (ist auch als Verzahnung mit Zweiflankendichtung bekannt) verspricht eine wesentliche Lärmsenkung und niedrige Volumenstrompulsation im Vergleich zu einer Standardpumpe mit Evolventenverzahnung, da die Ölquetschung im Kammervolumen zwischen den Zahnrädern durch die Zähneprofilgeometrie ausgeschlossen wird. Allerdings sind die Fertigungskosten der SILENCE-Pumpe wesentlich höher als die einer Standardpumpe. Weitere Verbesserungen der Eigenschaften gegenüber den Standardpumpen bieten die DUO-Pumpen mit zwei gleichen Zahnradpaaren in einem Gehäuse, die um eine halbe Teilung gegeneinander versetzt sind. Trotz diesen Vorteilen ist der Aufbau dieser Pumpen wesentlich aufwendiger und nicht so kompakt wie bei Standardpumpen. Im Unterschied zu den bekannten Pumpen- Varianten besteht eine Möglichkeit, durch Änderung der Zahnform entlang der Flankenlinie mit einem Kreisbogen der Pumpenverzahnung die vorhandenen Probleme von AZP zu lösen. Die Form des eigentlichen Zahnprofil kann dann beliebig bleiben. Das Ziel des beantragten Forschungsvorhabens ist die Entwicklung einer geräusch- und pulsationsarmen, kompakten und wirtschaftlichen Außenzahnradpumpe mit Kreisbogenverzahnung. Um dieses Ziel zur erreichen, werden zuerst die hydraulischen und akustischen Eigenschaften einer Standard- Zahnradpumpe (im Folgenden als Referenzpumpen A genannt) untersucht. Den Gutachterhinweisen des Vorantrags folgend, wird auch eine SILENCE-Plus Pumpe (Referenzpumpe B) messtechnisch erfasst. Um wissenschaftlich korrekt die Pumpen vergleichen zu können, werden neue serienmäßige AZP’s der zwei verschiedenen Bauarten (Standard und SILENCE-Plus) mit gleichem Fördervolumen getestet. Daher kann auf bereits vorhandenes Datenmaterial leider nicht zurückgegriffen werden. Weiter wird ein CAD-Modell der Referenzpumpe A aufgebaut. Das Modell wird in zu erstellende CFD-Tools zur Simulation der hydraulischen Parameter importiert. Die Ergebnisse der Simulationen werden mit den Daten der Pumpenhersteller verglichen. Auf Basis des Referenzmodells A erfolgt anschließend die Erstellung einiger Modelle der Pumpe mit unterschiedlichen Varianten der Kreisbogenverzahnung. Hier werden die Form des Bogenzahnes und der Fußausrundung variiert. Nach dem Vergleich der CFD-Ergebnisse wird das beste Modell für die anschließende hydraulische Optimierung verwendet. Der hydraulisch optimierte Pumpenprototyp wird gefertigt und experimentell untersucht. Ferner folgen FEM-Berechnungen zur Optimierung der Bogenzähne im Abwälzvorgang unter Betriebslast. Dadurch entsteht ein hydraulisch und mechanisch optimiertes Modell der Kreisbogenverzahnung. Im letzten Projektabschnitt wird die hydraulisch und mechanisch optimierte Verzahnung gefertigt, ins Pumpengehäuse eingebaut und experimentell untersucht. Die Volumenstrompulsation, die Fördermenge und der Schalldruckpegel werden unter verschiedenen Betriebsbedingungen experimentell erfasst und mit den gemessenen Parametern der Referenzpumpen A und B verglichen. Den Abschluss des Vorhabens bildet die Erstellung von Konstruktionsempfehlungen und Richtlinien für die Dimensionierung, Auslegung, Konstruktion und Fertigung von Kreisbogenverzahnungen von Außenzahnradpumpen mit Kreisbogenverzahnung.

Außenzahnradpumpen (AZP) sind zuverlässig、günstig、kompakt und haben einen hohen Wirkungsgrad。 Trotz Viler Untersuchungen 和 der Breiten Umsetzung von Verbesserungsmaßnahmen beinhalten diese Pumpen aber noch erhebliche Optimierungspotiale。典型的 Nachteilen dieser Pumpenart gehören die Umgebungsbelastung durch einen hohen Schallpegel 和 eine starke Volumenstrompulsation am Pumpenausgang。嗯，这个 Nachteile zu minimieren，verwenden die Pumpenhersteller hierzu Zahnräder mit Sonderprofilen bzw。 Feinkorrekturen der Eingriffsgeometrie、spielfree Verzahnungen、Pfeil- und Schrägverzahnungen 和 weitere Maßnahmen in der Pumpenkonstruktion。 Allerdings können nicht alle durch die genannten Optionen vollständig gelöst werden 的问题。 Z.B.详细说明泵的运行和稳定的运行情况，以及轴的安装情况。 Demzufolge werden der Aufbau 和 die Fertigung der Pumpe complexer 和 dementsprechend teurer。 Mittels der Pfeilverzahnung können die unerwünschten axisen Kräfte kompensiert werden。 Aber die Herstellung von Pfeilzahnrädern ist komplizierter 和 kostenintenser im Vergleich mit Schrägzahnrädern。 Die Entwicklung der spielfreien SILENCE-Verzahnung mit rundem Zähneprofil (ist auch als Verzahnung mit Zweiflankendichtung bekannt) verspricht eine wesentliche Lärmsenkung und niedrige Volumenstrompulsation im Vergleich zu einer Standardpumpe mit Evolventenverzahnung, da die Ölquetschung im Kammervolumen zwischen den Zahnrädern durch die Zähneprofilgeometrie ausgeschlossen wird。静音泵的所有故障均与标准泵相同。 Weitere Verbesserungen der Eigenschaften gegenüber den Standardpumpen bieten die DUO-Pumpen mit zwei gleichen Zahnradpaaren in einem Gehäuse, die um eine halbe Teilung gegeneinander versetzt sind. Trotz Vorteilen ist der Aufbau dieser Pumpen wesenlich aufwendiger und nicht so kompakt wie bei Standardpumpen。我对泵的变化进行了了解，以解决 AZP 问题中的问题。特征描述的形式可以认为是很明显的。 Das Ziel des beantragten Forschungsvorhabens ist die Entwicklung einer geräusch- und pulsationsarmen, kompakten und wirtschaftlichen Außenzahnradpumpe mit Kreisbogenverzahnung.嗯，这是 Ziel zur erreichen、werden zuerst die Hydraulischen 和 akustischen Eigenschaften einer Standard- Zahnradpumpe (im Folgenden als Referenzpumpen A genannt) untersucht。 Den Gutachterhinweisen des Vorantrags folgend，wird auch eine SILENCE-Plus Pumpe (Referenzpumpe B) mestechnisch erfasst。 Um wissenschaftlich korrekt die Pumpen vergleichen zu können, werden neue serienmäßige AZP's der zwei verschiedenen Bauarten (Standard und SILENCE-Plus) mit gleichem Fördervolumen getestet.请注意，请注意以下事项：参考泵 A 的 CAD 模型。使用 CFD 工具导入液压参数仿真中的模型。模拟的结果与泵的数据有关。 Auf Basis des Referenzmodells A erfolt anschließend die Erstellung einiger Modelle der Pumpe mit unterschiedlichen Varianten der Kreisbogenverzahnung。这是 Bogenzahnes 和 Fußausrundung variiert 的形式。 Nach dem Vergleich der CFD-Ergebnisse 是用于液压优化设计的最佳模型。液压优化泵原型和实验。 Ferner folgen FEM-Berechnungen zur Optimierung der Bogenzähne im Abwälzvorgang unter Betriebslast。 Dadurch entsteht ein Hydraulisch und Mechanical optimiertes Modell der Kreisbogenverzahnung。我将进行液压和机械优化设计、泵送设备和实验。体积脉冲、Fördermenge 和 Schalldruckpegel werden unter verschiedenen Betriebsbedingungen 实验和 mit den gemessenen 参数 der Referenzpumpen A 和 B verglichen。抽象化的设计和设计，包括尺寸设计、设计、构建和Kreisbogenverzahnungen 的设计和实施。