多級(jí)變速螺桿泵基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù)研究

螺桿泵具有結(jié)構(gòu)合理、節(jié)能環(huán)保、液力脈動(dòng)小、輸送介質(zhì)的粘度適應(yīng)范圍廣、輸送流量大、平穩(wěn)可靠、壽命長(zhǎng)等顯著優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用在石油、船舶工程、化工機(jī)械、環(huán)保等領(lǐng)域。本項(xiàng)目針對(duì)我國現(xiàn)有螺桿泵系統(tǒng)存在輸出壓力不高、螺桿壽命低、泵腔泄漏量大、汽蝕沖擊嚴(yán)重等關(guān)鍵技術(shù)難題，開展了螺桿齒形優(yōu)化設(shè)計(jì)及精確成形加工方法、流場(chǎng)特性分析、密封機(jī)理、汽蝕形成機(jī)理等方面的研究，提出了由二階光滑曲線組合而成的多級(jí)變速螺桿泵螺桿齒形設(shè)計(jì)方法，把外嚙合齒輪傳動(dòng)引入螺桿泵泵腔內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了螺桿泵的多級(jí)變速技術(shù)，增加了泵的輸出壓力，降低了泵腔內(nèi)發(fā)生汽蝕的可能性；建立了螺桿副嚙合特性的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型及泵腔流體動(dòng)力學(xué)模型，分析了泵腔內(nèi)汽—液—固多相耦合特性，獲得了螺桿泵泵腔壓力、速度、流量、功率等物理參數(shù)隨泵轉(zhuǎn)速及負(fù)載的變化關(guān)系，獲得了多級(jí)變速螺桿泵非穩(wěn)態(tài)流場(chǎng)特性分析方法；建立了泵腔間隙泄漏壓差流和剪切流模型，分析了輸送介質(zhì)特性與螺桿轉(zhuǎn)速、壓差對(duì)泵泄漏的作用機(jī)理，揭示了螺桿泵壓差、傳輸介質(zhì)、螺桿嚙合間隙、桶壁間隙等參數(shù)對(duì)系統(tǒng)的泄漏量、容積效率等動(dòng)態(tài)特性的影響規(guī)律；針對(duì)螺桿泵汽蝕導(dǎo)致的螺桿泵系統(tǒng)噪音增加、螺桿壽命降低的關(guān)鍵難題，分析了螺桿泵安裝高度、傳輸介質(zhì)、嚙合間隙、轉(zhuǎn)速等對(duì)螺桿泵汽蝕特性的影響規(guī)律，揭示了螺桿泵汽蝕現(xiàn)象的形成機(jī)理；研究了加工過程刀具進(jìn)給路徑、成形刀具齒形誤差等對(duì)螺桿齒面精度的影響規(guī)律，提出了基于等距面法的螺桿加工刀具齒形設(shè)計(jì)方法，項(xiàng)目的研究最終為螺桿泵的設(shè)計(jì)和制造提供理論依據(jù)。 2100433B

提出基于二階光滑螺桿齒形曲線組合的多級(jí)變速螺桿泵，大幅度降低螺桿齒面磨損，增加螺桿使用壽命；首次將外嚙合齒輪傳動(dòng)引入螺桿泵泵腔內(nèi)，實(shí)現(xiàn)螺桿泵的多級(jí)變速，提高泵的輸出壓力。應(yīng)用流體力學(xué)理論，研究多級(jí)變速螺桿泵泵腔內(nèi)氣-液-顆粒多介質(zhì)流場(chǎng)運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)特性；建立非接觸式螺旋槽端面微觀流體動(dòng)力學(xué)模型，描述非穩(wěn)態(tài)工況下多級(jí)螺桿泵系統(tǒng)的密封特性和行為；運(yùn)用匿名函數(shù)法求解螺桿-刀具接觸線方程，獲得成型刀具廓形，綜合考慮齒形幾何參數(shù)、刀具形位參數(shù)等對(duì)齒面加工精度的影響；提出一種以仿真分析和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的螺桿泵汽蝕綜合監(jiān)測(cè)方法，建立螺桿泵汽蝕預(yù)估方案及控制措施。本項(xiàng)目的研究成果將豐富和發(fā)展螺桿泵設(shè)計(jì)制造理論和方法，為開發(fā)具有我國自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的螺桿泵奠定基礎(chǔ)。

水壓變量泵是水壓傳動(dòng)技術(shù)在行走機(jī)械和船舶舵機(jī)控制等行業(yè)應(yīng)用所需的關(guān)鍵元件。本項(xiàng)目在我校已有研究工作的基礎(chǔ)上，通過理論分析和實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合的方法，對(duì)海(淡)水液壓變量泵中面臨的關(guān)鍵基礎(chǔ)技術(shù)，如關(guān)于水的液壓橋路理論及變量泵控制閥的動(dòng)靜態(tài)特性、變量機(jī)構(gòu)摩擦副的摩擦磨損與潤(rùn)滑性能、阻尼孔阻抗特性及動(dòng)靜壓支承理論、變量泵的級(jí)間耦合以及動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性等進(jìn)行深入的研究，建立水壓變量泵穩(wěn)定性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，提出水壓變量泵關(guān)

本項(xiàng)研究以江蘇省阜寧縣為例進(jìn)行了縣級(jí)空間功能單元的劃分，在此基礎(chǔ)上在作為人文地理學(xué)基礎(chǔ)理論的中心地學(xué)說以及空間數(shù)據(jù)的離散化處理技術(shù)等方面取得了突出的學(xué)術(shù)成就。 1、在縣級(jí)空間功能區(qū)劃方面，確定了劃分的9個(gè)指標(biāo)，即5個(gè)自然要素指標(biāo)和4個(gè)人文要素指標(biāo)（可利用土地資源、可利用水資源、水環(huán)境容量、生態(tài)重要性、自然災(zāi)害危險(xiǎn)性、人口集聚度、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、城鎮(zhèn)影響度、交通優(yōu)勢(shì)度）。各個(gè)指標(biāo)類型的賦值方式需要根據(jù)要素的自身特點(diǎn)來確定，賦值方式有：空間擴(kuò)散賦值、面域單元賦值、離散化賦值三種類型。 根據(jù)指標(biāo)項(xiàng)的內(nèi)在涵義及指標(biāo)之間的相互關(guān)系，將8個(gè)指標(biāo)項(xiàng)分為3種類型：第一類指標(biāo)包括人口集聚度、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、城鎮(zhèn)影響度和交通優(yōu)勢(shì)度4項(xiàng)指標(biāo)，這四個(gè)指標(biāo)從不同的視角刻畫了縣域各項(xiàng)事業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r；第二類指標(biāo)包括生態(tài)系統(tǒng)脆弱性和生態(tài)重要性2項(xiàng)指標(biāo)，通過這兩項(xiàng)指標(biāo)的評(píng)價(jià)可以判斷出區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)應(yīng)被保護(hù)的程度；第三類指標(biāo)包括人均可利用土地資源和水環(huán)境容量2項(xiàng)指標(biāo)，這兩項(xiàng)指標(biāo)反映區(qū)域國土空間開發(fā)的支撐條件。 在8個(gè)單項(xiàng)指標(biāo)評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上構(gòu)建縣域國土空間開發(fā)綜合評(píng)價(jià)指數(shù)，以該指數(shù)的結(jié)果為主要依據(jù)進(jìn)行精確劃分。在指標(biāo)分類歸并的基礎(chǔ)上，構(gòu)建出縣域國土空間開發(fā)綜合評(píng)價(jià)指數(shù)，并通過該指數(shù)區(qū)分出“發(fā)展”或“保護(hù)”兩類地域主體功能。為了便于管理，最后以行政村為基本行政單元進(jìn)行空間落界。 2、在基礎(chǔ)理論研究方面，作為地理學(xué)兩大理論基石之一的中心地學(xué)說，由于其無法提供確定的時(shí)空參數(shù)條件，及其在演化過程模式上的缺失，致使其他空間結(jié)構(gòu)模型無法與其對(duì)接，也導(dǎo)致完整的區(qū)域空間結(jié)構(gòu)理論體系構(gòu)建上的困難。本項(xiàng)目深入解析了不同等級(jí)中心地產(chǎn)生與演化的過程機(jī)理，構(gòu)建了中心地等級(jí)體系的演化模型，推導(dǎo)分析和模擬結(jié)果顯示中心地等級(jí)體系的產(chǎn)生與演化可分為萌芽期、成形期、完善期、成熟期和提升期5個(gè)階段。受空間區(qū)位和中心性影響，中心地規(guī)模結(jié)構(gòu)和功能結(jié)構(gòu)存在顯著不同，不僅同一級(jí)中心地規(guī)?？梢源嬖诤艽蟮牟町?，甚至低等級(jí)中心地規(guī)?？梢猿^高一級(jí)中心地，而位于中央位置的中心地最終可形成中心地集聚區(qū)。研究表明基于均質(zhì)平原假設(shè)條件，不僅可以形成均衡性的中心地功能結(jié)構(gòu)，同時(shí)還可衍生出不均衡的中心地規(guī)模結(jié)構(gòu)，從而完成了從純理論的空間均衡模式的推導(dǎo)向不均衡的現(xiàn)實(shí)模式的解釋和論證的轉(zhuǎn)變。 2100433B