螺杆真空泵关键技术研究及结构设计

发布时间：2017-09-05 01:53

  本文关键词：螺杆真空泵关键技术研究及结构设计

  更多相关文章： 螺杆泵 转子型线 接触线 自平衡

【摘要】：干式螺杆真空泵,因其无油污染、抽气功能部件不接触无摩擦、能适应恶劣工况以及可直排大气等优点而得到生产和应用单位的广泛青睐。泵内气体压缩输运过程依靠转子旋转运动时齿槽腔容积被侵占而减少得以实现,其抽气性能取决于作为核心技术的转子型线。但国内目前在这方面缺乏深入的系统性研究,因而缺少根据自主设计转子型线制造的性能优良的螺杆泵。本文以泵腔内一对特定螺杆转子及其端面型线作为研究对象,推导出转子接触线方程的一般求法,同时给出利用MATLAB表现空间接触线的新方法；通过对螺旋型转子动平衡问题中质径积计算的分段求解、数学推导求解以及简化转子受力求解三种途径,研究了转子的动平衡特性,给出了能达到完全动平衡的螺旋切除方法；考虑到实际螺旋切除的加工难度,提出了两种自平衡转子的解决方案；通过构建数学模型,研究了泵腔内气体的状态变化和返流泄漏特性；运用数值模拟方法,计算了转子热变形所需预留间隙；根据泵腔内一个完整气体模型的轴向推移规律,得出完整吸、排气过程所需最小导程数；最后,给出定抽速下转子参数及结构的优化设计。文中对转子几何及热变形特性分析、工作过程中气体状态分析以及泵的总体设计方法,给螺杆泵的自主研发提供了理论依据及设计参考。
【关键词】：螺杆泵 转子型线 接触线 自平衡
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB752
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-16
• 第一章 绪论16-21
• 1.1 课题研究背景16-17
• 1.2 螺杆泵关键技术的国内外研究现状17-19
• 1.3 课题研究的意义及主要内容19-20
• 1.3.1 研究的目的和意义19-20
• 1.3.2 课题研究的主要内容20
• 1.4 本章小结20-21
• 第二章 螺杆转子设计理念21-37
• 2.1 螺杆真空泵工作过程21
• 2.2 转子型线方程理论基础21-24
• 2.2.1 两个互相啮合螺杆坐标系建立及坐标变换22-23
• 2.2.2 共轭啮合原理23-24
• 2.3 转子端面型线组成及新型线设计24-27
• 2.3.1 单头型线设计24-27
• 2.3.2 双头型线设计27
• 2.4 螺旋面方程27-29
• 2.5 啮合线计算方法29
• 2.6 面积利用率计算方法29-32
• 2.7 几何抽速计算方法32
• 2.8 转子接触线计算实例32-36
• 2.8.1 转子模型及空间坐标系建立32-33
• 2.8.2 接触线方程的一般求法33-34
• 2.8.3 空间接触线的MATLAB表现法34
• 2.8.4 一个密封腔内的接触线34-35
• 2.8.5 不同转角位置的接触线35-36
• 2.9 本章小结36-37
• 第三章 转子的预留间隙及其动平衡特性分析37-51
• 3.1 转子预留制造间隙分析37-41
• 3.1.1 热-结构耦合分析计算38
• 3.1.2 材料选择38-39
• 3.1.3 模型建立与网格划分39
• 3.1.4 热载荷添加39-40
• 3.1.5 温度场及耦合分析40
• 3.1.6 泵腔内间隙分布40-41
• 3.2 螺杆转子动平衡分析41-45
• 3.2.1 质径积积分算法41-42
• 3.2.2 左端面T'上,等效整体质径积42
• 3.2.3 右端面T"上,等效整体质径积42-43
• 3.2.4 目标函数构建43-44
• 3.2.5 转子型线模型44
• 3.2.6 导程数对目标函数大小影响44
• 3.2.7 导程数对质径积方向影响44-45
• 3.3 理论螺旋切动平衡方案45-46
• 3.4 解决方案46-50
• 3.4.1 提高转速的方法46
• 3.4.2 单头变双头设计46
• 3.4.3 方程求解46-47
• 3.4.4 简化转子受力求解47-50
• 3.5 本章小结50-51
• 第四章 螺杆真空泵结构设计51-62
• 4.1 轴系总体方案设计52
• 4.2 轴的设计及校核52-54
• 4.2.1 扭转强度校核53
• 4.2.2 弯矩强度校核53-54
• 4.3 同步齿轮54-56
• 4.3.1 同步齿轮结构设计55
• 4.3.2 同步齿轮强度校核55-56
• 4.3.3 同步齿轮结构56
• 4.4 标准件选用56-58
• 4.4.1 电机计算与选用56-57
• 4.4.2 轴承选用57
• 4.4.3 密封选用57-58
• 4.5 冷却水路设计58-61
• 4.6 本章小结61-62
• 第五章 泵腔内气体状态及转子整体分析62-73
• 5.1 泵腔内气体状态变化分析62-65
• 5.1.1 泵腔内气体体积变化62-63
• 5.1.2 螺杆真空泵排气口设置63-64
• 5.1.3 密封腔内气体热力学变化64-65
• 5.2 极限真空和抽气时间计算65-68
• 5.2.1 齿顶泄漏通道计算65-66
• 5.2.2 极限真空度计算66-67
• 5.2.3 抽气时间计算67-68
• 5.3 返流及转子优化分析68-71
• 5.3.1 返流泄漏理论基础68-69
• 5.3.2 齿顶周向返流模型69-70
• 5.3.3 转子镀层介绍及参数优化设计70-71
• 5.4 本章小结71-73
• 第六章 总结与展望73-75
• 参考文献75-78
• 攻读硕士学位期间发表的论文78

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 邝仕平;螺杆式冷冻机的发展和展望[J];食品科技;1978年09期

2 谭志华;;螺杆式空与压缩机常见故障及排除方法[J];上海铁道科技;2011年02期

3 吴赵发;;新研制的小型螺杆式冷冻机[J];国外舰船技术(特辅机电设备类);1985年06期

4 陈康平;;螺杆式天然气负压压缩机[J];流体工程;1985年03期

5 李富成;;对称椭圆齿形螺杆式气动马达主要参数设计计算[J];凿岩机械气动工具;1990年03期

6 赵杰;;螺杆式氯乙烯压缩机的技术改造[J];石油和化工设备;2009年09期

7 东时;远中杰;;螺杆分装系统的设计与优化[J];机电信息;2013年32期

8 李富成;;螺杆式气动马达相似设计计算[J];凿岩机械气动工具;1992年04期

9 周启瑾;一种新型高效水冷螺杆冷水机组[J];制冷与空调;2002年02期

10 姜有为;海尔成功研发世界上第一台柔性变容量螺杆式水冷冷水机组[J];中国建设信息(供热制冷专刊);2003年02期

中国重要会议论文全文数据库 前5条

1 程德威;曹锋;李汉武;黄培炫;刘庆喻;赵薰;汪毓瑶;陈建伟;陈镇凯;林跃华;;螺杆式水冷冷水机组的优化设计[A];全国暖通空调制冷2002年学术年会论文集[C];2002年

2 蒋华;;螺杆式变幅机构新技术[A];中国机械工程学会物料搬运分会第四届学术年会论文集[C];1992年

3 ;高效与静音的典范 开利“雷霆”系列30XA螺杆式风冷冷水机组[A];全国暖通空调制冷2006年学术年会文集[C];2006年

4 巴发海;;2000T螺杆式压力机单向阀爆裂原因分析[A];2007年全国失效分析学术会议论文集[C];2007年

5 巴发海;;2000T螺杆式压力机单向阀爆裂原因分析[A];2007年中国机械工程学会年会论文集[C];2007年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 张英锋;无油螺杆真空泵内部气体输送过程的热力计算与研究[D];东北大学;2014年

2 吕庆庆;双组份螺杆式点胶泵计量混合机理分析及实验研究[D];吉林大学;2016年

3 杨剑;六头螺杆马达的三维动态仿真[D];华中科技大学;2014年

4 汤倩;热喷涂用螺杆式送粉器的设计及送粉参数优化[D];中国农业机械化科学研究院;2016年

5 汪祚远;螺杆真空泵关键技术研究及结构设计[D];合肥工业大学;2016年

6 魏玲玲;螺杆式鼓风机可视化设计技术的研究[D];中南大学;2008年

7 李义杰;螺杆式蒸汽爆破机加工特性研究[D];华南理工大学;2013年

8 吴宇明;基于ARM-WinCE螺杆式热泵机组控制器的研制[D];杭州电子科技大学;2012年

9 刘洋;精密螺杆点胶泵点胶仿真分析及试验研究[D];吉林大学;2015年

10 沈军;螺杆式涂料喷涂机的研究与设计[D];西安建筑科技大学;2004年

，

本文编号：795132