機油齒輪泵流動與噪聲的數(shù)值研究.pdf

1、隨著科技的發(fā)展，對車輛的減振降噪已經(jīng)成為汽車生產(chǎn)商們?nèi)找骊P(guān)心的問題。汽車發(fā)動機作為主要噪聲源，其潤滑系統(tǒng)中的齒輪泵亟需一個合理的方案來控制運行過程中激勵的振動和噪聲。齒輪泵結(jié)構(gòu)簡單、性能良好、成本低廉，但齒輪泵受內(nèi)部流態(tài)、壓力波動、輪齒嚙合、齒輪錯位等因素影響，常伴有較高的噪聲。因此，本文以浙江某公司的發(fā)動機用外嚙合機油齒輪泵作為研究對象，從理論分析和數(shù)值仿真兩個方面對齒輪泵的動態(tài)特性展開研究，探討了振動形成機理和噪聲頻譜特性，通過仿真

2、該泵內(nèi)流場的壓力脈動、空化特性和流動誘導噪聲，重點分析了不同形式卸荷槽對空化內(nèi)流場的影響。主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)采用流體分析軟件PUMPLINX對機油齒輪泵進行建模求解，預測不同出口壓力下泵的出口流量值。相同工況下，在發(fā)動機整機臺架上試驗測量機油齒輪泵的流量，對比仿真結(jié)果顯示兩者的誤差低于5％，證實仿真計算模型及分析方法的正確性。
　　(2)基于上述計算模型，分析機油齒輪泵內(nèi)部流場的壓力脈動及其影響因素。結(jié)果表明:齒

3、輪旋轉(zhuǎn)區(qū)域的壓力脈動較大，齒輪嚙合的困油區(qū)內(nèi)出現(xiàn)最大值。在開設卸荷槽后困油區(qū)內(nèi)的壓力脈動幅值有所降低，其它區(qū)域變化不大。轉(zhuǎn)速對機油齒輪泵的壓力脈動影響最大，轉(zhuǎn)速越高壓力脈動的幅值和強度就越大。
　　(3)分析機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油齒輪泵的空化現(xiàn)象，額定工況下空泡體積分數(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，對比分析不同間距的卸荷槽對機油齒輪泵內(nèi)流特性的影響。結(jié)果表明:最佳的卸荷槽間距為無齒側(cè)間隙的最小值。最佳方案不僅能保證該機油齒輪泵的容積效率，而且能有效地改善機油齒輪泵內(nèi)的壓力脈動和空化流場，有利于降低機油齒輪泵的振動噪聲。
　　(5)運用聲學軟件ACTRAN仿真研究機油齒輪泵水力誘導噪聲的頻譜特性。泵內(nèi)聲場研究表明:機油齒輪泵以離散聲源為主，內(nèi)聲場的聲源強度隨頻率的提高有所減小。泵外輻射聲場中的噪聲主要源于嚙

5、合齒輪對應泵體位置和吸油口段，聲源強度較泵內(nèi)聲場小，且隨著頻率的提高有所增大。場點頻譜曲線顯示1000Hz以下的低頻噪聲是機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。
　　(6)最后，著重分析空化特性和卸荷槽結(jié)構(gòu)對泵輻射噪聲的影響。結(jié)果表明:機油齒輪泵的空化加強了整個頻域內(nèi)的輻射噪聲，寬頻帶噪聲更加明顯。開設卸荷槽能夠有效地降低機油齒輪泵的外聲場聲壓強度，約20dB。機油齒輪泵輻射聲場的指向性分析表明，頻率越高泵輻射聲場