双螺杆泵转子的静力学与动力学研究

发布时间：2017-07-13 16:28

  本文关键词：双螺杆泵转子的静力学与动力学研究

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【摘要】：B型齿双螺杆泵被认为是密封型螺杆泵,适合于高压小流量的工况。目前对单根螺杆的振动研究比较多，而很少研究齿轮耦合对双螺杆的振动特性影响。含有齿轮传动的转子系统获得了广泛的应用，并已成为转子系统中重要的一个研究领域。由于齿轮的啮合作用，使得系统各转子之间的弯曲振动和扭转振动相互耦合，因而转子系统的动力学特性不能仅从单转子来考察。为此需要建立系统的弯扭耦合频率方程，对其动力学特性进行分析。本文针对HZW170B型齿双螺杆泵进行研究，主要研究螺杆的型线设计，静力学分析和动力学分析。 螺杆的螺旋面是由螺杆端截面型线绕其轴线做螺旋运动形成的，对螺杆型线的研究是保证和提高螺杆泵工作性能的关键。本文采用矢量代数的方法，推导了B型齿双螺杆螺杆曲面的矢量方程。根据螺杆截面型线的形成原理，推导了螺杆端面型线的方程，结合三维制图软件SolidWorks绘制螺杆的实体图，，并且对其进行装配。 螺杆的弯曲变形会引起螺套的磨损，因此对螺杆静刚度的研究非常重要。本文用Ansys软件，用三维的梁单元模拟螺杆，计算了螺杆的挠度曲线，得出螺杆最大变形量，为螺杆和螺套之间的间隙设置提供理论依据。 然后在阐述了齿轮轴承转子系统动力学理论知识的基础上，根据B型齿双螺杆的计算参数，建立了平行轴齿轮转子系统的有限元计算模型，并应用有限元软件ANSYS对其进行了动力学分析；然后对比分析研究了平行轴齿轮轴承螺杆转子系统各转动轴在非耦合及耦合状态下的动力特性。分析结果表明，由于齿轮的啮合作用，齿轮转子系统的弯振和扭振是耦合在一起的，各转子之间的振动也产生了耦合。如果不考虑齿轮的啮合作用，计算将丢失由于转子之间的耦合而产生的固有频率。 最后对B型齿双螺杆的固有频率进行了测试，得出齿轮耦合作用下的双螺杆转子出现了一些新的固有频率。将测试结果和计算结果进行比较，其理论值与实际测算也比较接近。
【关键词】：双螺杆泵 耦合 齿轮转子系统 固有频率 静刚度 Ansys
【学位授予单位】：南京林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH327
【目录】：

• 致谢3-4
• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 螺杆的分类和工作原理10-12
• 1.1.1 螺杆泵的发展史10
• 1.1.2 螺杆泵的分类10-12
• 1.2 双螺杆的概述12-14
• 1.2.1 双螺杆泵的其结构及工作原理12-13
• 1.2.2 双螺杆泵的特性简述13-14
• 1.3 双螺杆的螺杆研究现状14-16
• 1.3.1 双螺杆系统的研究现状概述14
• 1.3.2 齿轮转子系统的研究现状14-16
• 1.4 课题来源及研究内容16-17
• 1.5 本章小结17-18
• 第二章 B 型齿螺杆型线分析18-30
• 2.1 坐标变换18-21
• 2.1.1 平面坐标系的平移变换18
• 2.1.2 平面坐标系的旋转变换18-20
• 2.1.3 主从杆的坐标变换20-21
• 2.2 平面啮合原理21-24
• 2.2.1 啮合基本理论21-22
• 2.2.2 共轭曲线22-24
• 2.3 B 型齿双螺杆泵螺杆型线的形成原理24-27
• 2.4 基于 solidworks 的双螺杆建模27-28
• 2.4.1 建模工具的选择27
• 2.4.2 螺杆建模27-28
• 2.5 本章小结28-30
• 第三章 齿轮转子有限元分析基础30-43
• 3.1 齿轮转子系统动力学基础30-33
• 3.1.1 概述30-31
• 3.1.2 齿轮耦合31-33
• 3.2 单元分析33-40
• 3.2.1 集中质量单元34-35
• 3.2.2 矩阵单元35-36
• 3.2.3 梁单元36-40
• 3.2.4 轴承单元40
• 3.3 模态求解方法40-42
• 3.4 小结42-43
• 第四章 螺杆静力学分析43-51
• 4.1 算例分析43-45
• 4.2 双螺杆泵轴的刚度计算45-49
• 4.3 本章小结49-51
• 第五章 齿轮螺杆转子系统的耦合振动分析与计算51-65
• 5.1 算例分析51-53
• 5.2 双螺杆齿轮转子分析53-60
• 5.3 实验60-63
• 5.3.1 概述60-61
• 5.3.2 实验内容61-63
• 5.4 本章小结63-65
• 第六章 总结与展望65-67
• 6.1 本文总结65
• 6.2 工作展望65-67
• 参考文献67-68

【参考文献】

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本文编号：537641