双螺杆泵的全光滑螺杆转子截面型线设计及性能研究

来源 :中国石油大学(华东) | 被引量 : 0次 | 上传用户:flurryzhang
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目前,双螺杆泵广泛应用于工业生产中的各个环节,而双螺杆泵的螺杆转子是双螺杆泵的核心部件,其对性能的影响最大,螺杆转子是由截面型线经过螺旋展开而生成的,因此截面型线的设计就成为了螺杆泵设计的关键。针对现有的Ω型双螺杆泵的截面型线在曲线连接处存在不光滑的连接点,在生成螺杆时会导致螺杆出现尖棱,造成工作过程中产生磨损、碰撞甚至卡死等问题,本文基于啮合原理,推导和计算了椭圆弧及其共轭曲线的包络参数方程,并运用于截面型线曲线的连接当中,提出了大椭圆弧修正的全光滑螺杆转子截面型线、椭圆弧-渐开线型全光滑螺杆转子截面型线和双椭圆弧修正的全光滑螺杆转子截面型线三种型线。分析了双椭圆弧修正的全光滑螺杆型线的理论几何参数对性能的影响以及修正椭圆弧尺寸与这些性能参数的变化关系。揭示了双螺杆泵内部泄漏间隙分布关系和泄漏返流模型,对新型双椭圆弧修正的全光滑螺杆型线所构成的双螺杆泵建立三维模型并进行三维数值模拟,揭示了新型双螺杆泵内部工作过程中的流体流动规律以及各种工作性能参数的变化规律。所提出的双椭圆弧修正的Ω型双螺杆泵新型全光滑螺杆转子截面型线不仅解决了曲线连接时存在的不光滑连接点问题,并且在面积利用率、泄漏三角形面积、封闭容积、接触线长度等方面均有较大改善,相比现有型线面积利用率最高达到现有型线的101.8%,封闭容积的体积相比现有型线最高减少了91.9%,接触线长度最高减小到现有型线的74.29%,使得双螺杆泵的密封性能及含杂介质耐受性和宽容度都有很大提升。在工作过程中,应用新型螺杆的双螺杆泵的腔内的流体介质在工作过程中各个工作腔具有明显且均匀的压力梯度,具备连续且较短的密封接触线和良好的密封性能。本文提出的新型Ω型双螺杆泵全光滑螺杆转子的截面型线具有良好的性能表现,丰富了Ω型双螺杆泵转子截面型线类型,同时揭示了双螺杆泵腔内的介质流动规律,对双螺杆泵及其螺杆截面型线的研究具有重要意义。
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