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.

AZP是一个很好的、很好的、很有竞争力的地方，也是一个很好的城市。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 Scrum pegel and eine starke Volumenstrompulsation am Pumpenausgang.这一小部分的Nachteile，用Sonderprofilen bzw来检查泵的高度。Feinkorrekturen der Eingriffsgeometrie，spielfreie Verzahnungen，Pfeil- und Schrägverzahnungen und weitere Maßnahmen in der Pumpenconstruktion.所有人都知道，所有问题都不是通过生成选项来解决的，而是通过韦尔登来解决的。z.B. verbessert die Anwendung der Schrägverzahnung die Pumpenakustik und die Strömungsstabilität，sie führt aber zur Entstehung von größeren Axialkräften.拆除韦尔登和泵复合体的厂房，并进行维修。Mittels der Pfeilverzahnung können die unerwünschten axialen Kräfte kompensiert韦尔登.但是，Pfeilzahnrädern的Herstellung在带有Schrägzahnrädern的Vergleich中是非常复杂和紧凑的。具有低Zähneprofil（ist auch als Verzahnung mit Zweiflankenspeaktung bekannt）的无源SILENCE-Verzahnung的开发在具有Evolventenverzahnung的标准泵中提供了一个较弱的Lärmsenkung和较小的体积脉动，通过Zähneprofilgeometrie也可以获得在Zahnrädern的Kammervolumen zwischen中的Ölquetschung。所有的静音泵都是标准泵。在一个Gehäuse中，标准泵与两个简单的Zahnradpaaren DUO泵之间的差异很大，其中一个是Teilung gegeneinander versetzt sind。这些泵的安装是非常简单的，但与标准泵相比，并不那么复杂。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.典型的Zahnprofil的形式可以相信。Das Ziel des beantragten Forschungsvorhabens is die Entwicklung einer geräusch- und pulsationsarmen，kompakten und Schaftlichen Außenzahnradpumpe mit Kreisbogenverzahnung.在这种情况下，韦尔登将液压和气动特性应用于标准泵（在Folgenden als Referenzpumpen A genannt）。在Vorantrags的Gutachterhinweisen follend中，也可以使用SILENCE-Plus泵（参考泵B）。为了使泵的性能更好，韦尔登公司推出了新的AZP系列产品，该产品采用两种不同的标准和SILENCE-Plus结构，并具有更好的性能。Daher kann auf bereits vorhandenes Datenmaterial leider nicht zurückgegriffen韦尔登.这将是一个CAD模型的参考泵一aufgebaut。该模型将用于模拟液压参数重要性的CFD工具。韦尔登的工作原理与泵的数据一致。在参考模型的基础上，研究了一个带有非线性变量的泵模型。在这里，韦尔登的建筑形式和建筑风格各不相同。在CFD-Ergebnisse的Vergleich之后，将使用最佳模型来进行Anschließenchhydraulische Optimierung verwendet。液压泵的最佳设计方案将通过实验得到验证。Ferner folgen FEM-Berechnungen zur Optimierung der Bogenzähne im Abwälzvorgang unter Betriebslast.设计了一个液压和机械优化模型。在本项目中，液压和机械优化设计将在泵的制造和试验中得到实施。Die Volume Strompulsation，die Fördermenge und der Sunday druckpegel韦尔登unter versatiedenen Betriebsbedingungen experimentell erfastst und mit den gemessenen Parameter der Referenzpumpen A und B verglichen. Den Abschluss des Vorhabens bildet die Erstellung von Konstruktionsempfehlungen und Richtlinien für die Schusionierung，Auslegung，Konstruktion und Fertigung von Kreisbogenverzahnungen von Außenzahnradpumpen mit Kreisbogenverzahnung.