单螺杆泵的运动学仿真、有限元模拟及结构优化
发布时间：2020-05-17 20:49
【摘要】： 单螺杆泵在油田固井添加剂的输送中起着关键作用,但在实际应用中经常出现的问题是泄漏回流和定子耐磨性较差,为了提高螺杆泵力学性能,研究其运行方式、定子内腔变形和磨损情况具有重要的现实意义。 螺杆泵的主要工作部件为转子和定子,其外部型面复杂,运动方式较为特殊。本论文阐述了螺杆泵的基本原理,得到了螺杆泵转子、定子的型线方程和接触密封线的数学表达式,解释了密封腔的形成机理,进而从运动学的角度分析了密封腔的运动情况和转子在定子衬套中的运动规律。 在基本原理的基础上,利用三维建模软件SolidWorks对螺杆泵转子和定子进行参数化实体建模,并利用运动学分析软件COSMOSMotion对转子和定子进行了仿真分析,得到了转子在定子衬套中运动时各点的轨迹、位移、速度和加速度曲线。 利用有限元分析软件ANSYS对螺杆泵定子进行了结构静力分析和转子与定子之间的接触分析,研究了定子橡胶衬套内轮廓线的变形规律、应力和应变分布情况。研究了均匀内压作用下的情况,再考虑工作压差以及定子与转子的接触所引起定子橡胶的变形和受力的变化。最后,以分析结果为依据,提出了两种改进方案,通过对改进后的螺杆泵定子进行有限元分析,说明了优化后的螺杆泵较改进前在密封性能和耐磨性能上有了较大的提高。
【图文】：
第二章 单螺杆泵的基本原理2.1 引言单螺杆泵在发达国家已广泛使用，国外多数称单螺杆泵为“莫诺泵”MONOPUMPS），德国称为“偏心转子泵”。由于其优良的性能，近年来在国内的用范围也在迅速扩大。该泵的最大特点是对介质的适应性强，流量平稳，压力动小，自吸能力高，这是其它任何泵种所不能替代的。本章将从螺杆泵的工作理、构造原理和配合原理三个方面阐述螺杆泵的有关性能。2.2 单螺杆泵的结构[24][25]图 2-1 为普通的单螺杆泵结构图。从图中可以看出，单螺杆泵主要由 7 部分成：吸入体、转子部件、定子部件、传动部件、密封部件、轴承部件和排出体。中转子和定子部件是本论文的研究对象。
图 2-2 螺杆转子的结构Fig.2-2 The structure of rotor子衬套，简称定子，其结构如图 2-3 所示，定子内表面具有双头螺纹面为一长圆，两端是半径为 R（等于螺杆截面半径）的半圆，中间是形。因为螺杆截面中心与其轴心线偏离一偏心距 e，而螺杆轴心线又心线偏离一偏心距 e，所以两个半圆的中心距为 4e。衬套的任意截面长圆，只是彼此互相错开一个角度。图 2-3 定子衬套的结构Fig.2-3 The structure of stator螺杆泵的工作原理[26]
【学位授予单位】：青岛科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TH327
本文编号：2669161
【图文】：
第二章 单螺杆泵的基本原理2.1 引言单螺杆泵在发达国家已广泛使用，国外多数称单螺杆泵为“莫诺泵”MONOPUMPS），德国称为“偏心转子泵”。由于其优良的性能，近年来在国内的用范围也在迅速扩大。该泵的最大特点是对介质的适应性强，流量平稳，压力动小，自吸能力高，这是其它任何泵种所不能替代的。本章将从螺杆泵的工作理、构造原理和配合原理三个方面阐述螺杆泵的有关性能。2.2 单螺杆泵的结构[24][25]图 2-1 为普通的单螺杆泵结构图。从图中可以看出，单螺杆泵主要由 7 部分成：吸入体、转子部件、定子部件、传动部件、密封部件、轴承部件和排出体。中转子和定子部件是本论文的研究对象。
图 2-2 螺杆转子的结构Fig.2-2 The structure of rotor子衬套，简称定子，其结构如图 2-3 所示，定子内表面具有双头螺纹面为一长圆，两端是半径为 R（等于螺杆截面半径）的半圆，中间是形。因为螺杆截面中心与其轴心线偏离一偏心距 e，而螺杆轴心线又心线偏离一偏心距 e，所以两个半圆的中心距为 4e。衬套的任意截面长圆，只是彼此互相错开一个角度。图 2-3 定子衬套的结构Fig.2-3 The structure of stator螺杆泵的工作原理[26]
【学位授予单位】：青岛科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TH327
【引证文献】
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1 娄刚;地面单螺杆式增压注水泵的设计计算[D];中国石油大学;2011年
，本文编号：2669161
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