三螺杆泵设计及转子型线优化研究

发布时间：2020-11-16 03:17

　　 三螺杆泵是一种技术含量高的容积式泵。三螺杆泵因其具有结构合理、节能环保、液力脉动小、输送介质粘度适应范围广、输送流量大、平稳可靠、寿命长等显著的优点,而广泛应用在石油、化工、冶金、电力、船舶等领域,越来越受到关注。三螺杆泵属于高精度机械产品,它对设计和制造的精度很敏感,这给三螺杆泵的设计和加工带来了困难,我国目前对三螺杆泵的研究还只是停留在测绘加工的初级水平,所设计和生产出来的产品存在运动不平衡、功率损耗大、磨损快、寿命低等问题,阻碍了三螺杆泵的发展和推广应用。因此对三螺杆泵的设计、受力以及转子型线优化进行研究,对丰富螺杆泵设计理论和技术,促进螺杆泵的广泛应用,具有重要的经济意义和科学意义。 在分析三螺杆泵的传动原理和结构形式的基础上,研究了三螺杆泵螺杆转子型线的设计要求及其设计方法,推导出了螺杆转子型线的数学方程,在三维设计软件中建立了三螺杆泵的三维实体模型,进行虚拟装配及干涉检查,形成数字样机,分析了三螺杆泵螺杆转子的力学特性,应用有限元法对主、从螺杆的应力分布进行了数值仿真,分析了螺杆转子齿顶修正的方法,应用渐开线对主、从螺杆的齿顶进行了优化,解决目前螺杆转子齿顶修正所存在的问题。本文的主要研究内容如下: ①分析了三螺杆泵的传动原理及其结构特征,研究了三螺杆泵应该满足的四类密封条件 ②研究了三螺杆泵螺杆转子型线的设计要求,分析了螺杆转子型线的设计方法,推导出了主、从螺杆的端面齿形曲线,建立了三螺杆泵各零部件的三维实体模型,进行了虚拟装配和干涉检查,形成了虚拟样机。 ③对三螺杆泵的螺杆转子进行了受力分析,建立了主、从螺杆的三维有限元分析模型,应用有限元法对主、从螺杆的应力分布进行了数值模拟。 ④分析了三螺杆泵螺杆转子齿顶修正的方法以及所存在的问题,应用渐开线对主、从螺杆齿顶进行优化,推导出优化曲线的数学方程,改善了螺杆的加工工艺以及受力状况。
【学位单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2008
【中图分类】：TH327
【部分图文】：

要使液体在输送中形成密封腔，而且进液腔和排出腔也要隔离开来，以保证压差的存在。螺杆泵按螺杆根数的不同分为单螺杆泵、双螺杆泵、三螺杆泵、五螺杆泵等。各种螺杆泵的结构形式如图1.1所示。(1少’砂螺科泉(2)双螺参t泵(3)一三螺妇一粼图1.1螺杆泵的类型 Fig.1.IThe加 eofserewPump目前，由于对液压系统的环保性、节能性以及可持续发展的要求不断增加，因此开发和设计研究节能、高效、环保的液压泵成为世界工业发达国家竞相研究的一大热点。螺杆泵因具有结构紧凑，体积小，流量压力无脉动，噪音低，容许较高转速，自吸能力强，使用寿命长等优点，近几年来，在工业和国防的许多部门得到广泛的应用[2一5]。三螺杆泵由于其优越的性能，约占螺杆泵总产量的50%以上，三螺杆泵主要有以下几个方面的优点:结构合理，节能环保:螺杆转子不会出现单边磨损，泄漏点少，泄漏量低，有效降低油污对环境的影响，泵效率达80%以上

图1.2三螺杆泵原理图Fig.1.2ThesehematiediagramofthethreeserewPumP图1.3三螺杆泵转子Fig.1.3TherotorofthethreeserePllmP1.2.2三螺杆泵的国内外研究现状

输送流体时作纯轴向运动，可完全做到无脉动的运送介质，输出压力比较平稳，不会产生搅拌现象而影响工作介质润滑性能，因而三螺杆泵逐步取代了齿轮泵广泛应用在各种作为压力源用的液力系统中，甚至是高压液力系统中;输送介质粘度适应范围广:相比齿轮泵、往复泵，三螺杆泵能输送粘度从低到高的液体，输送流量、扬程不会随着的液体粘度的增加而降低，当液体粘度较大时，也不会产生气蚀现象，具有更良好的工况适应性;输送流量大:三螺杆泵中主、从螺杆受到的液压力近于平衡，螺杆容易实现动平衡，转速仅受吸入条件限制，可以达到很高，因此与其他同样体积的泵相比，可以输送更高的流量;平稳可靠、寿命长:三螺杆泵轴向力平衡，啮合处摩擦损失小，且相比柱塞泵和凸轮转子泵，无闭死容积，不会产生困油，因而其具有运转平稳，噪音小的特点，工作寿命长。因此三螺杆泵作为输送泵、燃油泵、滑油泵和封液泵，在密封性能、广泛适应性、降低成本、减少能耗、方便管理等方面有突出优势，具有很多其他类型液压泵所欠缺的优越性，近几年显现出良好的发展前景，在石油、化工、冶金、电力、船舶、环保等支柱产业中发挥重要作用。
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本文编号：2885556