三螺杆泵参数化建模及有限元分析

发布时间：2020-07-23 06:58

【摘要】： 三螺杆泵主要靠主从杆相互啮合形成密封腔将液体从吸入口输送到排出口。因此,正确设计螺杆型面是保证螺杆泵工作效率的主要因素。本文以三维CAD软件SolidWorks为基础,设计了135型三螺杆泵主、从杆及衬套的参数化设计系统,方便了工程技术人员设计不同参数下的主、从杆及衬套。因此,该参数化设计系统在工程中具有较强的实用价值。在研究SolidWorks软件中样条曲线实现技术的基础上,分别提取了主、从杆法截面和纵截面上型线数据,并与理论数据对比,得出了主、从杆法(纵)截面型线与提取法(纵)截面型线之间最大的极坐标误差。由于计算结果表明二者误差很小,即可直接通过主、从杆三维模型获取主从杆法、纵截面型线,并加工成样板进行检验。此方法同时也为一些表达式未知的复杂型面样板的获取提供了参考。螺杆泵工作时,相互啮合的主、从螺杆在衬套内以较高速度旋转。当衬套在介质压力作用下,变形量达到一定程度,衬套与螺杆之间的磨损会加快,致使螺杆型面遭到破坏,产生泄漏、降低容积率等问题,变形严重时甚至会出现螺杆“卡死”现象。为解决这一问题,本文利用有限元分析软件MSC.Nastran对衬套实际工况下的力学性能进行了研究,并在此基础上,对衬套设计提出了改进意见,并对改进后模型进行了有限元分析,结果表明改进后的衬套力学性能较改进前有了较大提高。最后,采用电测法对衬套外表面进行了应变测量,得出了衬套外表面测点的应力值分布规律。实验结果与有限元分析结果较为接近,验证了有限元分析结果的正确性。
【学位授予单位】：南京林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TH327
【图文】：

螺杆泵,容积泵,单螺杆泵,内啮合

2 螺杆泵的概述螺杆泵是典型的转子容积泵，其依靠相互啮合的螺杆绕自身轴线作旋转运动将介口输送到排出口的。螺杆旋转时，装在泵套中的相互啮合的螺杆把被介质封闭在，并使介质由吸入口沿着螺杆轴向作连续、匀速地运动，推至排出口。由于各螺共轭以及螺杆与衬套内壁的紧密配合，在泵的吸入口和排出口之间，就会形成了封空间。随着螺杆的转动和啮合，这些密封空间在泵的吸入端不断形成，将吸入质封入其中，并自吸入室沿螺杆轴向连续地推移至排出端，将封闭在各空间中的排出。螺杆泵按螺杆根数不同分为单螺杆泵、双螺杆泵、三螺杆泵和五螺杆泵等；按密类可分为密封式和非密封式螺杆泵，如图 1.1 所示。它们的工作原理基本相似，齿形和使用场合有所不同。

工作腔,螺杆,三螺杆泵

吸能力强、使用寿命长等优点。但其加工精度要求高，且对介质中的固体目前三螺杆泵已在工业和国防的许多部门得到广泛应用。4）五螺杆泵通常是非严格密封型螺杆泵。由主螺杆带动与其啮合的四根副转，每根螺杆有两条螺旋线。五螺杆泵最大特点是结构紧凑、外形尺寸小、能好，其缺点是螺杆数量多、多孔衬套制造精度高、成本高、制造周期长比，五螺杆泵更适合于低压大流量的工况，且外形尺寸相对更小，但结构噪音都相对高于三螺杆泵[6]。135>型三螺杆泵的概述三螺杆泵的工作原理及其结构35>型摆线啮合三螺杆泵的主要零件是衬套和相互啮合的主、从螺杆，其中的螺杆称为主动螺杆(简称主杆)，另外两根对称配置于主动螺杆的两侧，称称从杆)。主、从杆齿形共轭与衬套组装在一起就形成多个彼此隔离的密封入口与排出口隔开。如图 1.2 所示，密封腔 1 与吸入口相通，密封腔 2 为闭 3 与排出口相通。当主动螺杆转动时，密封腔内的液体沿轴向移动，从吸口。

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1、安全阀 2、主螺杆 3、从螺杆 4、衬套5、泵体 6、滚动轴承 7、机械密封图 1.3 三螺杆泵结构图衬套内的螺纹部分的长度叫螺杆工作长度，它是由管路系统所需要的特性来确定。螺杆上的轴向力包括作用于螺杆两端的力和作用于些力将螺杆压向吸入端，并使螺杆的端部磨损，因此在泵的结构上通常是在泵衬套上钻深孔，引高压液体至三根螺杆右侧平衡活塞的轴向力。螺杆沿轴心线方向是在受压状态下进行运转。对于细长螺线方向受拉的状态下进行运转。作用在螺杆上的径向力是由液体压称配置在主螺杆两侧，使主杆的径向力得到平衡。泵轴密封通常采经过机械密封腔，回到低压腔，形成回流，并保持机械密封腔内分机械密封动环与静环的摩擦热量。泵上有安全阀 1，当排出管路作压力时，安全阀 1 自动开启，使排出口与吸入口相通，形成液体常工作。泵具有结构简单紧凑、拆装方便、体积小、质量轻、螺杆转速高、相互啮合的螺杆磨损甚少、使用寿命长；压力和流量稳定，脉动小

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