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多通道熔体齿轮泵及其输送系统是聚酯生产过程中的重要设备,其特点是输出端流量几乎不受输入端压力脉动的影响,可以为挤出模具提供均匀、稳定的熔体。作为建压、稳压装置,熔体齿轮泵技术在精密挤出领域的应用已愈加广泛。 本文以仪征化纤多通道熔体齿轮泵为研究对象,以流量均匀性、疲劳强度、以及轮齿的热变形为研究重点。通过数值模拟和理论分析结合的方法,提出了多通道熔体齿轮泵的优化方案,减小了运行过程中轮齿卡齿的可能性。本课题对多通道熔体齿轮泵的主要研究内容及成果如下: (1)分析出多通道熔体齿轮泵样机的结构,工作原理。确定多通道熔体齿轮泵样机各个零件几何尺寸。利用材料分析仪器,分析清楚各个零部件的材料牌号,硬度。 (2)以一般类型齿轮泵的流量计算公式为基础,推导出多通道熔体齿轮泵的理论流量、瞬时流量、流量脉动系数的计算公式。根据推导的理论公式,分析出给定排量后,选择模数的计算公式。 (3)利用CFX软件中immersed solid侵入式实体模型,对多通道熔体齿轮泵内部流场进行数值模拟。分析得到了多通道熔体齿轮泵内部流场的瞬时的速度分布云图及压力分布云图。在出口不同位置设置监测点,监测出口流量的波动情况,计算出各个出口的流量脉动系数。 (4)完成对多通道熔体齿轮泵中的轮齿的接触疲劳强度、弯曲疲劳强度进行理论计算。利用ANSYS软件中的Static Structural模块,得到接触疲劳强度、弯曲疲劳强度在轮齿上的分布情况。 (5)利用ANSYS软件对热和结构两个物理场进行耦合,建立了主动轮和从动轮在高温介质中本体稳态温度场,模拟分析了主动轮和从动轮在传输高温介质过程中热应力和热变形。 (6)提出两种不同的改型方案:一种适当的增加中心距,另一种增加模数,减小齿数。通过数值模拟,计算改变中心距前后流量脉动系数的变化;通过理论分析,得出齿数与流量脉动系数的关系。