單螺桿泵轉(zhuǎn)子在定子襯套中運(yùn)動(dòng)接觸跡

采用ansys軟件對短幅內(nèi)擺線外等距曲線及短幅外擺線內(nèi)等距曲線2種線型的三頭單螺桿泵在過盈及壓差作用下的變形、受力及接觸情況進(jìn)行有限元分析,得到定轉(zhuǎn)子接觸時(shí)變形及應(yīng)力分布云圖,比較2種線型三頭單螺桿泵的密封性能。結(jié)果表明:過盈量的存在是實(shí)現(xiàn)螺桿泵密封的重要條件;壓差的存在使定子橡膠發(fā)生較大的變形,應(yīng)力應(yīng)變值也相應(yīng)增加;短幅內(nèi)擺線外等距曲線三頭單螺桿泵密封性能優(yōu)于短幅外擺線內(nèi)等距曲線三頭單螺桿泵。

為了提高雙頭單螺桿泵的工作效率和使用壽命,研究了結(jié)構(gòu)參數(shù)對其工作效率及使用壽命的影響?；谙鹉zmooney-rivlin雙參數(shù)模型理論,考慮橡膠襯套材料具有非線性變形特性、內(nèi)壓及轉(zhuǎn)子慣性對橡膠襯套的作用,建立了雙頭單螺桿泵一個(gè)導(dǎo)程的定轉(zhuǎn)子三維嚙合模型,分析了過盈量、偏心距對螺桿泵定子襯套應(yīng)力和摩擦阻力矩的影響。數(shù)值模擬結(jié)果顯示,偏心距選擇7.5mm時(shí),過盈量由0.2mm增加到0.6mm,螺桿泵摩擦阻力矩從88.52n·m增大到466.51n·m,襯套應(yīng)力峰值由1.4mpa增加到1.8mpa;而過盈量取0.4mm時(shí),偏心距由7.3mm增大到7.5mm,摩擦阻力矩從240.00n·m僅增加到264.77n·m,襯套應(yīng)力峰值由1.28mpa增加到1.62mpa。這表明,合理搭配過盈量和偏心距可以提高螺桿泵的工作效率和使用壽命,為螺桿泵設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化提供了理論依據(jù)。

采用有限元法對常規(guī)單螺桿泵和等壁厚定子單螺桿泵的定子橡膠和螺桿進(jìn)行接觸非線性計(jì)算,得到了螺桿與定子在不同位置接觸時(shí)變形及剪應(yīng)變云圖;分析了定子接觸磨損的特點(diǎn)及規(guī)律,并進(jìn)行了比較。結(jié)果表明:常規(guī)單螺桿泵定子與螺桿在圓弧頂接觸時(shí),剪應(yīng)變和變形最大,定子兩圓弧對角磨損最嚴(yán)重,同時(shí)定子的磨損隨過盈量增大而明顯增大;而等壁厚螺桿泵則在中間位置接觸時(shí),剪應(yīng)變和變形最大,且最大剪應(yīng)變位于定子的外表面。由于目前還沒有能夠直接對實(shí)際工況下的定子橡膠的變形和接觸狀態(tài)進(jìn)行測試的有效手段,本文為定子的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了理論基礎(chǔ)和有效的數(shù)值模擬方法。

本文將目前國內(nèi)外對單螺桿泵定子的磨損研究情況作一綜述,對常規(guī)單螺桿泵和等壁厚單螺桿泵進(jìn)行了接觸分析。針對目前單螺桿泵"定子受壓側(cè)直徑與圓弧連接點(diǎn)處的磨損最大"的現(xiàn)象,從疲勞磨損的角度進(jìn)行了深入研究,認(rèn)為這是由于在圓弧段對角處的剪切應(yīng)變遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其它地方,在周期性載荷的作用下橡膠表面產(chǎn)生重復(fù)的壓縮、拉伸和交變剪切應(yīng)力而發(fā)生多次變形,從而使橡膠表層發(fā)生疲勞磨損。對于等壁厚單螺桿泵來講,其最大的剪切應(yīng)變在橡膠襯套的外層,這意味著等壁厚單螺桿泵橡膠襯套外層與鋼套之間的聯(lián)接強(qiáng)度將受到考驗(yàn),襯套外層與鋼套之間的聯(lián)接處可能是等壁厚單螺桿泵的疲勞失效處。

單螺桿泵已經(jīng)在許多勘探隊(duì)推廣使用,從使用情況看,它比往復(fù)式泥漿泵有明顯的優(yōu)點(diǎn).雖然不少單位已經(jīng)制造和使用了單螺桿泵,但對它的基本構(gòu)造原理仍普遍理解不深,所以難免有不同的看法.關(guān)鍵在于對單螺桿泵的定子與轉(zhuǎn)子的形狀和配合有些誤解.例如,有的單位將定子從中心縱向切開,然后將轉(zhuǎn)子放入,發(fā)現(xiàn)二者并非處處相吻

針對采油單螺桿泵轉(zhuǎn)子的數(shù)控加工，求解出了轉(zhuǎn)子的法截面廓型坐標(biāo)，提出了一種從轉(zhuǎn)子法截面進(jìn)行插補(bǔ)計(jì)算的新型加工方法，并通過與傳統(tǒng)加工方法的理論計(jì)算對比、實(shí)際加工樣品對比，得出了這種新型的加工方法具有加工精度高、加工速度快的優(yōu)點(diǎn)。為采油單螺桿泵轉(zhuǎn)子乃至定子模芯的實(shí)際加工提供一定的理論參考。

依據(jù)單螺桿泵機(jī)構(gòu)構(gòu)成及運(yùn)動(dòng)規(guī)律,設(shè)計(jì)了一種結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、造價(jià)低廉的新型定子修復(fù)裝置,并介紹了其工作原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。

本文重點(diǎn)闡述了單螺桿泵轉(zhuǎn)子的數(shù)學(xué)模型,描述了轉(zhuǎn)子形線方程式的建立,以及利用cnc數(shù)控加工中心加工轉(zhuǎn)子的過程。本文是筆者幾年來親自操控?cái)?shù)控機(jī)床加工轉(zhuǎn)子的經(jīng)驗(yàn)之談和幾年來潛心研發(fā)的結(jié)果。使得轉(zhuǎn)子的加工更趨形象化、具體化,各種理論更能易于接受。

針對雙頭單螺桿泵襯套在實(shí)際使用中受到流體壓力、襯套外殼以及螺桿的作用,容易發(fā)生磨損和變形,影響螺桿泵的壽命和效率的問題,采用ansys軟件對雙頭單螺桿泵襯套進(jìn)行有限元仿真模擬。將襯套的有限元模型簡化為平面應(yīng)變模型求解,分析了3種常用型線雙頭單螺桿泵襯套在受到均勻壓力與非均勻壓力下,襯套內(nèi)各點(diǎn)的變形、應(yīng)力與應(yīng)變的分布情況。模擬分析結(jié)果表明,在均勻壓力作用下,普通內(nèi)擺等距型線襯套的法向位移曲線呈正弦規(guī)律變化,其余2種呈v形變化,在1個(gè)周期內(nèi)剛好有3個(gè)波峰、波谷,與襯套形狀特征相對應(yīng);短幅內(nèi)擺等距型線應(yīng)力變化相對均勻,沿自然路徑變化曲線呈u形。

基于cad/cam軟件mastercam,采用插值三次樣條函數(shù)和利用螺旋曲面的特性進(jìn)行單螺桿泵的復(fù)雜螺桿轉(zhuǎn)子螺旋曲面三維幾何造型,并基于仿真加工軟件vericut,對螺旋曲面數(shù)控加工nc程序進(jìn)行三維仿真。

單螺桿泵定子橡膠是決定泵壽命和效率的關(guān)鍵部件。本文采用有限元法對定子的性能進(jìn)行分析,得到了定子在均勻壓力和壓差作用下的應(yīng)力、應(yīng)變云圖及變形量隨壓力變化的分布規(guī)律;對定子和螺桿進(jìn)行接觸計(jì)算,結(jié)果表明:定子與螺桿在圓弧頂接觸時(shí),剪應(yīng)變和變形最大;定子兩圓弧對角磨損最嚴(yán)重,同時(shí)定子的磨損隨過盈量增大而明顯增大。由于目前還沒有能夠直接對實(shí)際工況下的定子橡膠的變形和受力狀態(tài)進(jìn)行測試的有效手段,本文為定子的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了理論基礎(chǔ)和有效的數(shù)值模擬方法。

結(jié)合單螺桿泵定子襯套的特殊結(jié)構(gòu),提出了定子內(nèi)螺旋曲面加工的新方法即無瞬心包絡(luò)鏜削方法,該方法以螺桿-襯套副的運(yùn)動(dòng)原理為依據(jù),以螺桿無瞬心包絡(luò)銑削加工方法為理論實(shí)踐基礎(chǔ),利用數(shù)控機(jī)床實(shí)現(xiàn)定子內(nèi)螺旋曲面廓形的鏜削加工。還分析了螺桿在襯套中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,闡述了無瞬心包絡(luò)鏜削加工技術(shù)的基本原理,并論證了該技術(shù)實(shí)現(xiàn)的可行性。

用ansys對雙頭單螺桿泵襯套的受力情況作了有限元計(jì)算,為了提高計(jì)算效率,將螺桿泵襯套的有限元模型簡化為平面應(yīng)變模型求解。討論了雙頭單螺桿泵襯套在受到均勻壓力與非均勻壓力,以及襯套和螺桿在靜態(tài)接觸的情況下,襯套內(nèi)各點(diǎn)的變形、應(yīng)力與應(yīng)變的分布;揭示了雙頭單螺桿泵襯套的受力狀態(tài)和變形規(guī)律。為雙頭單螺桿泵的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)及性能改善提供了參考依據(jù)。

分析了單螺桿泵定子的磨損方式,依據(jù)丁腈橡膠的磨損規(guī)律,分析了單螺桿泵接觸點(diǎn)相對滑動(dòng)速度與接觸角在鋼轉(zhuǎn)子與丁腈橡膠定子在嚙合過程中的變化規(guī)律。結(jié)果表明,提高流動(dòng)接觸點(diǎn)相對滑動(dòng)速度和降低固定接觸點(diǎn)綜合曲率能有效降低定子磨損。

金屬定子單螺桿泵的可行性探討

運(yùn)用有限元方法對三種線型的雙頭單螺桿泵襯套進(jìn)行力熱耦合模擬研究。給出了在額定工況下,螺桿泵襯套溫度場分布云圖。揭示了螺桿泵襯套的溫度分布規(guī)律,彌補(bǔ)了螺桿泵襯套溫度場難以測量的問題。為雙頭單螺桿泵襯套的熱分析、型線選擇、性能優(yōu)化等提供參考依據(jù)。

針對雙頭單螺桿泵在工作過程中,還沒有能夠直接對井下工況襯套橡膠的溫度場分布等進(jìn)行有效的測試,定子襯套又容易實(shí)效、襯套型線對螺桿泵工作性能影響很大的現(xiàn)狀,對雙頭單螺桿泵襯套進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真模擬研究則是一個(gè)嘗試。鑒于雙頭單螺桿泵襯套的特殊形狀將三維模型合理簡化為平面應(yīng)變模型進(jìn)行模擬研究。運(yùn)用有限元方法對三種線型的雙頭單螺桿泵襯套進(jìn)行力熱耦合模擬研究。給出了在額定工況下,螺桿泵襯套溫度場分布云圖。揭示了螺桿泵襯套的溫度分布規(guī)律,彌補(bǔ)了螺桿泵襯套溫度場難以測量的問題。為雙頭單螺桿泵襯套的熱分析、型線選擇、性能優(yōu)化等提供參考依據(jù)。

單螺桿泵的定子通常由橡膠制作而成,內(nèi)孔呈螺旋槽狀,它與轉(zhuǎn)子之間形成若干密封腔。轉(zhuǎn)子作偏心旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),使密封腔由泵的低壓區(qū)移至高壓區(qū),完成吸入、排出液體和形成壓力的全過程。將實(shí)體模型導(dǎo)入ansys軟件中進(jìn)行有限元分析,結(jié)果表明:單螺桿泵轉(zhuǎn)子在正常工況下的最大位移為2.34×10-5mm,出現(xiàn)在單螺桿泵吸入端,轉(zhuǎn)子動(dòng)態(tài)變形量大小可用來確定轉(zhuǎn)子和定子合理的間隙;最大應(yīng)力為15.8mpa,出現(xiàn)在單螺桿泵排出端。轉(zhuǎn)子應(yīng)力分析可為轉(zhuǎn)子改造提供參考。

基于單螺桿泵的工作原理,分析其運(yùn)行時(shí)的阻力因素和功耗情況,經(jīng)設(shè)計(jì)和實(shí)踐,對單螺桿泵襯套的斷面形狀進(jìn)行了改進(jìn)。通過對比試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),本次改進(jìn)減小了螺桿與襯套之間的摩擦功耗,提高了泵的效率,具有一定的經(jīng)濟(jì)效益。

本文闡述了單頭螺桿泵轉(zhuǎn)子的數(shù)學(xué)模型,轉(zhuǎn)子形線方程式的建立,以及利用cnc數(shù)控加工中心加工轉(zhuǎn)子的過程。

在pro/engineer軟件中建立單螺桿泵螺桿和襯套的實(shí)體模型,進(jìn)行虛擬裝配和干涉檢查。利用pro/engineer軟件的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析模塊(mechanism)對單螺桿泵進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真,通過mechanism所繪制的曲線,對螺桿上點(diǎn)的軌跡、位移、速度、加速度等運(yùn)動(dòng)學(xué)分量進(jìn)行分析,從而總結(jié)單螺桿泵螺桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

g單螺桿泵型號及參數(shù) 一、偏心單螺桿泵產(chǎn)品概述： g系列單螺桿泵是按迥轉(zhuǎn)嚙合容積式原理工作的新型泵種，主要工作部件是偏心螺桿(轉(zhuǎn)子) 和固定的襯套(定子)。 由于該二部件的特殊幾何形狀，分別形成單獨(dú)的密封容腔，介質(zhì)由軸向均勻推行流動(dòng)，內(nèi) 部流速低，容積保持不變，壓力穩(wěn)定，因而不會(huì)產(chǎn)生渦流和攪動(dòng)。每級泵的輸出壓力為 0.6mpa，揚(yáng)程60m(清水)，適用于輸送介質(zhì)溫度80℃以下(特殊要求可達(dá)150℃)。 因定子選用多種彈性材料制成，所以這種泵對高粘度流體的輸送和含有硬質(zhì)懸浮顆粒介質(zhì) 或含有纖維介質(zhì)的輸送，有一般泵種所不能勝任的特點(diǎn)。其流量與轉(zhuǎn)速成正比。 傳動(dòng)可采用聯(lián)軸器直接傳動(dòng)，或采用調(diào)速電機(jī)，三角帶，變速箱等裝置變速。 這種泵零件少，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，維修簡便，轉(zhuǎn)子和定子是本泵的易損件，結(jié)構(gòu)簡單， 便于裝拆。 二、偏心單螺桿泵產(chǎn)品特點(diǎn)： 偏心單螺桿泵具有自