双锥对置锥螺杆海水液压泵运动特性与流场特性分析

发布时间：2017-03-30 16:16

  本文关键词：双锥对置锥螺杆海水液压泵运动特性与流场特性分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：双锥对置锥螺杆海水液压泵是基于锥螺旋运动副腔室的连续变化渐缩推移原理提出的一种具有新型结构和工作理论的容积式海水液压泵，此设计完全突破传统海水液压泵结构形式的束缚，首次将锥螺杆-衬套副结构应用于海水液压泵，并采用一对旋向相反的锥螺杆-衬套副形成对置结构，摩擦副少，无配流装置，能够有效克服和消除现有液压泵在结构上和性能上的缺陷。本文主要从运动特性和流场特性方面对双锥对置锥螺杆海水液压泵进行了分析，为该泵的设计提供了理论依据。 在理论分析双锥对置锥螺杆海水液压泵关键部件锥螺杆-衬套副曲面空间啮合原理的基础上，建立了锥螺杆球截面中心点及其外表面点的位移方程及速度方程，并基于Pro/Mechanism对锥螺杆-衬套共轭副进行运动仿真，对锥螺杆的运动轨迹及运动规律进行了探讨。 建立了双锥对置锥螺杆海水液压泵系统的流体动力学分析模型，运用CFD软件对其内部流场进行仿真分析，研究了不同进出口压差条件下和不同转子位置时的腔室液体压力分布以及转子受到的液压力。 提出了一种基于平面截面元素和圆柱螺旋线的锥螺杆-衬套副曲面成形新方法，并分别研究了新型锥螺杆-衬套副的密封机理、建模方法、运动规律及液压分布情况，与传统锥螺杆-衬套副进行对比，认为新型锥螺杆-衬套副具有良好的密封特性，且成形理论更为简洁，大大简化了建模过程，，另外，新型锥螺杆-衬套副中，锥螺杆运动过程不存在轴向位移，同一腔室中液压力更加稳定。 研究新型双锥对置锥螺杆海水液压泵性能及寿命的各项影响因素，并在传统单螺杆泵的设计理论基础上，提出了新型锥螺杆-衬套副的结构设计步骤。
【关键词】：双锥对置 锥螺杆-衬套副 运动分析 流场分析 曲面成形
【学位授予单位】：北京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH137.51
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-21
• 1.1 研究背景和意义9-10
• 1.2 海水液压泵（马达）国内外研究概况10-17
• 1.2.1 海水液压泵（马达）国外研究概况10-15
• 1.2.2 海水液压泵（马达）国内研究概况15-17
• 1.3 课题的提出17-20
• 1.3.1 单螺杆泵的研究状况18-19
• 1.3.2 双锥对置锥螺杆海水液压泵的提出19-20
• 1.4 研究内容20-21
• 第2章 锥螺杆-衬套副的空间啮合原理21-33
• 2.1 双锥对置锥螺杆海水液压泵结构21
• 2.2 锥螺杆-衬套副的曲面方程21-31
• 2.2.1 锥形螺杆的曲面方程21-24
• 2.2.2 锥形衬套的曲面方程24-31
• 2.3 锥螺杆-衬套副空间接触分析31-32
• 2.4 锥螺杆-衬套副三维建模方法32
• 2.5 本章小结32-33
• 第3章 双锥海水液压泵的运动学分析33-45
• 3.1 锥螺杆-衬套副的运动特点33-34
• 3.2 锥螺杆上点的运动分析34-38
• 3.2.1 锥螺杆球截面中心点的运动分析34-36
• 3.2.2 锥螺杆外表面上点的运动分析36-38
• 3.3 基于 PRO/MECHANISM 的锥螺杆-衬套副运动仿真分析38-43
• 3.3.1 Pro/Mechanism 简介38-39
• 3.3.2 锥螺杆上不同点的运动轨迹39-40
• 3.3.3 锥螺杆球截面中心点的位移、速度40-41
• 3.3.4 锥螺杆外表面上点的位移、速度41-43
• 3.4 本章小结43-45
• 第4章 双锥海水液压泵的流场仿真分析45-55
• 4.1 流场数值模拟方法45-48
• 4.1.1 计算流体动力学软件简介45-46
• 4.1.2 流体动力学控制方程46-48
• 4.1.3 仿真模型48
• 4.2 初始位置时的流场分析48-51
• 4.2.1 初始位置时的腔室压力分布48-50
• 4.2.2 初始位置时转子受到的液压力50-51
• 4.3 不同转子位置时的流场分析51-53
• 4.3.1 不同转子位置时的腔室压力分布51-52
• 4.3.2 转子在不同位置时受到的液压力52-53
• 4.4 本章小结53-55
• 第5章 锥螺杆-衬套副曲面成形新方法55-69
• 5.1 螺杆-衬套副曲面成形方法55-59
• 5.1.1 柱螺杆-衬套副的曲面成形方法55-58
• 5.1.2 锥螺杆-衬套副的曲面成形方法58-59
• 5.2 锥螺杆-衬套副曲面成形新方法59-64
• 5.2.1 锥形螺杆螺旋面的成形新方法59-60
• 5.2.2 锥形衬套螺旋面的成形新方法60-62
• 5.2.3 新型锥螺杆-衬套副的三维建模方法62-63
• 5.2.4 锥螺杆-衬套副曲面成形方法对比63-64
• 5.3 新型锥螺杆-衬套副的密封原理64-67
• 5.3.1 新型锥螺杆-衬套副的接触特征64-66
• 5.3.2 新型锥螺杆-衬套副密封腔的形成66-67
• 5.4 本章小结67-69
• 第6章 新型双锥海水液压泵运动学分析与流场仿真分析69-79
• 6.1 新型锥螺杆-衬套副的运动学分析69-75
• 6.1.1 新型锥螺杆上点的运动分析69-71
• 6.1.2 新型锥螺杆-衬套副的运动仿真分析71-75
• 6.2 新型双锥海水液压泵流场仿真分析75-78
• 6.2.1 腔室压力分布76-77
• 6.2.2 锥螺杆转子受到的液压力77-78
• 6.3 本章小结78-79
• 第7章 新型双锥海水液压泵性能和寿命的影响因素分析79-91
• 7.1 新型双锥海水液压泵性能参数的分析79-82
• 7.1.1 过流面积及流量分析79-80
• 7.1.2 压力分析80-81
• 7.1.3 吸入性能和转速分析81
• 7.1.4 液压泵的功率分析81-82
• 7.2 新型双锥海水液压泵寿命影响因素分析82-87
• 7.2.1 锥螺杆-衬套副综合曲率分析82-83
• 7.2.2 相对滑动速度分析83-84
• 7.2.3 锥螺杆转动惯性力分析84-87
• 7.3 新型锥螺杆-衬套副的设计87-89
• 7.4 本章小结89-91
• 结论91-93
• 参考文献93-97
• 附录 锥螺杆-衬套副的 3D 打印模型97-99
• 攻读硕士学位期间所发表的学位论文99-101
• 致谢101

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