齿轮泵壳结构设计.pdf

第20卷 第2期 厦 门理工学院学报 Vo1．2O No．2 2012年 6月 JournalofXiamenUniversityofTechnology Jun．2012 齿轮泵壳结构设计 郭善新 (福州大学液压件厂，福建 福州350002) [摘 要]从力学的角度分析、介绍齿轮泵壳体容腔结构的公式，给出不同强度理论下壳体承压与强 度的关系式．为验证关系式和设计的正确性 ，在实验室中常采用静压试验或光弹试验来检验．这种优化设 计的方法也可以推广到不用型号不同压力等级的壳体设计中，为高压齿轮泵壳体结构设计、螺钉孔分布及 优化提供有价值的理论依据． [关键词]高压齿轮泵；壳体；承压；可靠性 [中图分类号]TH137．5 [文献标志码]A [文章编号]1673—4432(2012)02—0053—04 泵壳体属于齿轮油泵的关键零件，对材质的致密性要求极高，常用铸造性较好的铁浇铸、铝合金 压铸成型．随着工业技术的发展，工程机械系统压力提升，对壳体的结构和强度提出了更高的要求． 本文从力学的角度分析、介绍齿轮泵壳体容腔结构的公式，给出不同强度理论下壳体承压与强度的关 系式，可用来计算齿轮泵壳体的瞬间破裂压力和额定压力，供高压齿轮泵结构设计或校核时参考． 1 泵腔承载 常见的齿轮泵壳体为前盖、中泵体和后盖组成的三片式结构 J，也有中泵体和盖子铸成整体与 另一盖子组成的两片式结构 J．不论是哪种结构的壳体，中泵体与另一盖子都是通过螺钉紧固连接． 齿轮泵中间段壳体横截面是带有直线段的长圆形环，即由内壁半径为r、壁厚为t的2个半圆柱环和4 段长度为a、厚度也为t的平板条组成．半圆柱环段均匀分布有直径为d的螺钉孔．实际工况下，由 于齿与齿的隔档、转速和间隙的影响，泵腔的压力分布极为复杂．设计中常采用静压试验的模型 (如图1所示)确定壳体的外形尺寸 J．当壳体材质及外形尺寸确定后，讨论壳体能承受的压力P和 壳体强度 []之间的关系．为便于分析问题 ，截取单位厚度的一段横截面，如图2所示． 图 1 静压试验模型 图 2 齿轮泵壳体横截面及承载 Fig．1 Hydrostatictestmodel Fig．2 Cross-sectiongearpumpandcarryingcase [收稿 日期]2012—01—22 [修回日期]2012—03—14 [基金项 目]福建省科技厅重大专题项目 (2008HZ0002—1) [作者简介]郭善新 (1981一)，男，工程师，研究方 向为液压试验台和齿轮泵 的设计与制造．E—mail guos~ 10@ 163．com 厦门理工学院学报 2 内力分析计算 由于壳体截面对称于 轴和y轴，取其 1／4 段分析．由图3可知，AB段可以代表整个壳体， 在内压P下将发生微小的变形．由于截面A及截 面 均位于对称轴上，所以两截面的转角和剪力 都为零．由于截面A对称于y轴，则在 向位移 为零；截面 对称于 轴，则在 l，向位移为零． 如果认为截面A的y向位移为零，这时便可认为 图 3 内力分析示意图 截面B可进行 y向的位移．这 1／4壳体AB段可 Fig．3 Forceanalysisdiagram 以看成是以A为固定端，以 为 自由端的悬臂曲 梁，在曲梁的内侧受有均布载荷P．根据平衡原理，求得截面A、B的内力 、 分别为： No=pr． (1) Nb=P(口+r)． (2) 曲梁上的弯矩为：