螺杆泵安全阀的动态特性仿真

发布时间：2019-08-05 09:22

【摘要】：三螺杆泵是一种先进的容积式泵,因其结构紧凑、寿命长、工作平稳等优点,得到了广泛的应用。近年来,国内外对三螺杆泵进行了大量的研究工作,但是主要集中在螺杆型线的设计、加工以及检测等方面,对于实际工作中泵与相关附件的相互影响并无太多关注。本文以135型三螺杆泵用安全阀为主要研究对象,利用Matlab/Simulink仿真软件,对泵用安全阀进行了仿真和研究,分析了阀瓣开启时冲击压力对螺杆的作用,从而了解泵与泵用安全阀的相互影响,对泵以及安全阀的设计工作具有现实的指导意义。为研究冲击压力对螺杆的作用,本文采用矢量代数的方法,推导了螺杆曲面的矢量方程。通过曲面积分,计算螺杆工作中各压力腔的受力,研究了合力的作用范围以及螺杆的变形。计算结果更准确地表示了螺杆工作中的受力状态,为螺杆与衬套的设计工作提供指导。提出了平衡螺杆径向力的方法,能够有效减小螺杆的径向作用力,从而减少螺杆与衬套的磨损以及泄漏量。在安全阀的开启特性研究中,引入了高压腔体积变化对控制体容积的影响,建立了动态特性方程。利用Matlab/Simulink仿真软件,建立仿真模型,并仿真了安全阀的开启特性。通过仿真得到安全阀开启时的阀前最大瞬时压力,计算了冲击压力对螺杆的作用。仿真并分析了高压腔体积波动与安全阀开启过程压力波动的相关性,结果表明两者是相关的。基于仿真结果,对螺杆泵用安全阀提出了改进意见。最后,通过试验测量安全阀开启时螺杆泵高压腔的压力变化,并与仿真结果对比。试验结果与仿真结果较为接近,验证了仿真结果的正确性。通过以上的研究工作,提出了螺杆泵研究中的新方向,对于螺杆泵的系统设计具有积极的意义。
【图文】：

螺杆泵安全阀的动态特性仿真

把液体封闭在啮合腔中，并推动液体从吸入口沿着螺杆轴向作连续、匀速地运动，直至排出口[4]。按螺杆根数，通常可分为单螺杆泵、双螺杆泵、三螺杆泵和五螺杆泵等几种，如图1.1所示。其工作原理基本相似，只是螺杆齿形和使用场合有所不同。委委扛j扬哪斌哪妇甸咚嚼嚼(b)肇摊奔一甲黔黔丝愕绘允杖鳖州州(e)(d)a、单螺杆泵b、双螺杆泵c、三螺杆泵d、五螺杆泵图1.1单、双、三、五螺杆泵(1)单螺杆泵由螺杆转子与衬套定子组成，如图1.1(a)所示。当转子在定子型腔内绕定子的轴线作行星回转时，转子与定子之间形成的密封腔就沿转子螺线产生位移，将介质连续、均匀地从吸入口送到排出口。单螺杆泵不仅具有螺杆泵的共同优点，同时能够输送含有固体颗粒和短纤维的悬浮液，高粘度介质，以及很多非牛顿液体。它广泛地运用于石油、化工、建筑、环保、船舶、纺织、冶金、采矿、印刷与造纸业、食品、酿造、医药和日用化工等领域【’]。(2)双螺杆泵结构形式如图1.1(b)所示，按照螺杆啮合时泵内的密封腔在理论上能否把排出腔和吸入腔完全隔开的原则

螺杆泵安全阀的动态特性仿真

三螺杆泵中与原动机直接相连的螺杆称为主动螺杆，，另外两根对称配置于主动螺杆的两侧，称为从动螺杆。相互啮合的主、从动螺杆与衬套一起形成一个个彼此隔离的密封腔，从而把泵的吸入端和排出端隔开[4]。如图1.2所示，密封腔1与吸入端相连通，密封腔5与排出端相连通，其余中间各腔为相互隔离的密封腔。主动螺杆转动时，液体在密封腔内沿着轴向运动，从吸入端输送至排出端。排出吸入图1.2螺杆工作腔图1.3为三螺杆泵的常用结构。主动螺杆2与原动机相连接，传递旋转运动;从动螺杆3与主动螺杆相啮合，保证螺杆的密封性，阻止流体从排出端泄流到吸入端;衬套4的两端分别与泵体5的进出口相连通。螺杆的螺纹部分被封闭在衬套孔内，它们之间存在着一定的间隙，以保证泵的工作性能和可靠运转。封闭在衬套内的螺纹部分的长度叫螺杆工作长度
【学位授予单位】：南京林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TH327;TH134

【参考文献】