偏心蠕动式转子泵关键技术研究

发布时间：2020-07-19 05:15

【摘要】： 转子泵属于回转式容积泵,自吸能力强,输送介质粘度范围广。本文提出了一种创新型专利转子泵(专利申请号:200910154895.3)—偏心蠕动式转子泵。根据其结构原理,分析了该泵的性能特性;借助COSMOSMotion虚拟样机技术对偏心蠕动机构进行了运动仿真;同时,应用ANSYS软件对该泵最关键水力部件—转子进行了有限元分析,将为该泵设计计算及关键零部件强度、刚度分析提供相关理论公式及技术支撑。本文主要研究工作如下: 1.提出了一种结构紧凑,体积小,重量轻,便于携带及移动的单转子双作用新型转子泵—ZP-1.5/1.0型偏心蠕动式转子泵。研究表明:该泵液力端采用的偏心蠕动机构,结构创新性强,无闭死容积,运行平稳、可靠。 2.性能特性的研究。根据该转子泵的结构特征,阐述了其工作原理;建立了瞬时流量计算的简化模型,采用数学解析法推导了ZP-1.5/1.0偏心蠕动式转子泵的平均流量公式和瞬时流量公式,拟合了瞬时流量曲线。 3.虚拟样机运动仿真分析。借助COSMOSMotion虚拟样机仿真软件对偏心蠕动机构进行运动仿真,验证了该机构运动可行性,得到了机构的运动规律和关键零部件间的作用力、力矩,可为偏心蠕动式转子泵设计提供参考。 4.转子有限元分析。根据运行工况分析偏心蠕动式转子泵转子的约束情况,结合虚拟样机仿真分析数据,应用ANSYS有限元分析软件对转子进行了强度、刚度、模态的计算,同时对转子应力-应变规律、固有频率、临界转速进行了分析。
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TH326
【图文】：

齿轮泵,工作原理,内啮合齿轮泵

内啮合齿轮泵尺寸小于外啮合齿轮泵、且内啮合齿轮泵的流量比外啮合齿轮泵均匀，但制造加工比较复杂。齿轮泵工作容积积由泵体、侧盖及齿轮的各齿间槽构成，啮合轮齿将泵空间分隔成吸入腔和排出腔。下图1-2为外啮合齿轮泵的工作原理图。图1-2 齿轮泵工作原理目前国内外制造和生产齿轮泵的厂家大概 5000 多家，其中国外的比较著名的齿轮泵公司美国威肯泵公司创立于 1904 年，是专门从事各种类型齿轮泵生产的专业工厂。该公司是世界上首先将"齿中齿"泵送原理应用到工业领域中的奠基人，目前是世界上最大的生产内啮合齿轮泵的厂商。该公司在美国设有总部，并有二个大型制造厂，雇员有 800 人，每年销售数万台齿轮泵，主要应用于石液化工、化工、医药、造纸、食品等行业，擅长输送高粘度、高温、腐蚀性介质。威肯公司生产的内啮合齿轮泵结构简单，只有两个相关转动部件，操作简便、可靠。泵输送介质流量、压力平稳、无脉动；且可正反方向操作

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惯性力影响，螺杆泵的转速可达1500~3000r/min[16]。图1-3所示为典型的双螺杆泵剖面图。图1-3 双螺杆泵剖面示意图ColfaxPumpGroup—美国科尔法泵业集团，是世界领先的工业泵和流体控制系统制造商，产品主要包括三螺杆泵，双螺杆泵，单螺杆泵，离心泵，齿轮泵及流体控制系统，拥有的产品品牌包括在业内著名的Allweiler，ImoPump，Houttuin，Warren和Zenith，在美国、

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图 2-2 偏心蠕动式转子泵结构三维爆炸示意图2.2 工作原理该泵借助电机轴驱动泵轴及偏心轴套旋转，同时带动聚甲醛转子在一泵体内作平动运动；转子与泵体、陶瓷隔板以及组合隔离机构（组合隔离机构是由隔舌和转动体合）构成两个密闭容腔。随着电机的旋转，与进口相通的容腔不断增大吸入介质；与相通的容腔不断缩小排出介质。如上周而复始便可实现增压输送介质的目的。转子蠕周过程中，吸入腔与排出腔容积都在时刻变化，属于双作用泵。组合隔离机构中的隔靠近进口液腔侧上开有卸荷槽，使转动体与隔舌之间的容积时刻与进口相通，因此无容积，运行平稳、可靠。其工作原理如图 2-3 所示：转子在泵轴及偏心轴套的顺时针下，排液腔 A 是逐步变小，增压排液；同时吸液腔 B 是逐步变大的，低压吸液。

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