機(jī)油齒輪泵流動(dòng)與噪聲的數(shù)值研究.pdf

1、隨著科技的發(fā)展，對(duì)車(chē)輛的減振降噪已經(jīng)成為汽車(chē)生產(chǎn)商們?nèi)找骊P(guān)心的問(wèn)題。汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)作為主要噪聲源，其潤(rùn)滑系統(tǒng)中的齒輪泵亟需一個(gè)合理的方案來(lái)控制運(yùn)行過(guò)程中激勵(lì)的振動(dòng)和噪聲。齒輪泵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能良好、成本低廉，但齒輪泵受內(nèi)部流態(tài)、壓力波動(dòng)、輪齒嚙合、齒輪錯(cuò)位等因素影響，常伴有較高的噪聲。因此，本文以浙江某公司的發(fā)動(dòng)機(jī)用外嚙合機(jī)油齒輪泵作為研究對(duì)象，從理論分析和數(shù)值仿真兩個(gè)方面對(duì)齒輪泵的動(dòng)態(tài)特性展開(kāi)研究，探討了振動(dòng)形成機(jī)理和噪聲頻譜特性，通過(guò)仿真

2、該泵內(nèi)流場(chǎng)的壓力脈動(dòng)、空化特性和流動(dòng)誘導(dǎo)噪聲，重點(diǎn)分析了不同形式卸荷槽對(duì)空化內(nèi)流場(chǎng)的影響。主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)采用流體分析軟件PUMPLINX對(duì)機(jī)油齒輪泵進(jìn)行建模求解，預(yù)測(cè)不同出口壓力下泵的出口流量值。相同工況下，在發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)臺(tái)架上試驗(yàn)測(cè)量機(jī)油齒輪泵的流量，對(duì)比仿真結(jié)果顯示兩者的誤差低于5％，證實(shí)仿真計(jì)算模型及分析方法的正確性。
　　(2)基于上述計(jì)算模型，分析機(jī)油齒輪泵內(nèi)部流場(chǎng)的壓力脈動(dòng)及其影響因素。結(jié)果表明:齒

3、輪旋轉(zhuǎn)區(qū)域的壓力脈動(dòng)較大，齒輪嚙合的困油區(qū)內(nèi)出現(xiàn)最大值。在開(kāi)設(shè)卸荷槽后困油區(qū)內(nèi)的壓力脈動(dòng)幅值有所降低，其它區(qū)域變化不大。轉(zhuǎn)速對(duì)機(jī)油齒輪泵的壓力脈動(dòng)影響最大，轉(zhuǎn)速越高壓力脈動(dòng)的幅值和強(qiáng)度就越大。
　　(3)分析機(jī)油齒輪泵的空化特性及其影響因素。結(jié)果表明:空化現(xiàn)象主要發(fā)生在該泵吸油側(cè)兩齒輪退出嚙合的區(qū)域。卸荷槽的增加有效地減輕機(jī)油齒輪泵的空化現(xiàn)象，額定工況下空泡體積分?jǐn)?shù)由0.053％降至0.005％。
　　(4)基于齒側(cè)間隙，優(yōu)

4、化卸荷槽的最小間距，對(duì)比分析不同間距的卸荷槽對(duì)機(jī)油齒輪泵內(nèi)流特性的影響。結(jié)果表明:最佳的卸荷槽間距為無(wú)齒側(cè)間隙的最小值。最佳方案不僅能保證該機(jī)油齒輪泵的容積效率，而且能有效地改善機(jī)油齒輪泵內(nèi)的壓力脈動(dòng)和空化流場(chǎng)，有利于降低機(jī)油齒輪泵的振動(dòng)噪聲。
　　(5)運(yùn)用聲學(xué)軟件ACTRAN仿真研究機(jī)油齒輪泵水力誘導(dǎo)噪聲的頻譜特性。泵內(nèi)聲場(chǎng)研究表明:機(jī)油齒輪泵以離散聲源為主，內(nèi)聲場(chǎng)的聲源強(qiáng)度隨頻率的提高有所減小。泵外輻射聲場(chǎng)中的噪聲主要源于嚙

5、合齒輪對(duì)應(yīng)泵體位置和吸油口段，聲源強(qiáng)度較泵內(nèi)聲場(chǎng)小，且隨著頻率的提高有所增大。場(chǎng)點(diǎn)頻譜曲線(xiàn)顯示1000Hz以下的低頻噪聲是機(jī)油齒輪泵的主要噪聲源，后續(xù)的寬頻帶噪聲作用逐漸加強(qiáng)。
　　(6)最后，著重分析空化特性和卸荷槽結(jié)構(gòu)對(duì)泵輻射噪聲的影響。結(jié)果表明:機(jī)油齒輪泵的空化加強(qiáng)了整個(gè)頻域內(nèi)的輻射噪聲，寬頻帶噪聲更加明顯。開(kāi)設(shè)卸荷槽能夠有效地降低機(jī)油齒輪泵的外聲場(chǎng)聲壓強(qiáng)度，約20dB。機(jī)油齒輪泵輻射聲場(chǎng)的指向性分析表明，頻率越高泵輻射聲場(chǎng)