基于CFD的三螺杆泵螺杆轴向力计算

在SolidWorks软件中建立了三螺杆泵的流道模型,运用Fluent求解器对三螺杆泵腔室内的非定常流动进行数值模拟,得到了三螺杆泵进出口压差,螺杆与衬套间隙,对三螺杆泵螺杆轴向力的影响。计算结果表明:随着三螺杆泵进出口压差的增大,螺杆轴向力是线性增大的;随着螺杆与衬套间隙的增大,三螺杆泵的泄漏增大导致三螺杆泵螺杆轴向力减小;随着进出口压力差的不断增大,不同间隙条件下的三螺杆泵螺杆轴向力都是逐渐增大,但是不同间隙螺杆轴向力增大幅度不同,间隙越小,螺杆轴向力增大幅度越大。     

三螺杆泵衬套高温蠕变特性的研究及改进方案

针对本公司三螺杆泵系列产品在运输时,例如沥青,高温油液等高温介质时,衬套随着工作时间的增长容易发生变形甚至破坏的问题,通过实验及仿真模拟的方法,确定了衬套材料高温蠕变的参数,推导了其相应的高温蠕变本构方程,改进了衬套的结构,为解决三螺杆运输高温液体的问题奠定了一定基础。     

三螺杆泵的流固耦合特性分析

目前对三螺杆泵的研究趋向于高速、高压、大流量,提高三螺杆泵工作效率的关键是严格控制螺杆变形及间隙以减少泵内泄漏。以三螺杆泵为研究对象,通过泵内流场和螺杆的结构分析,将两者进行耦合得到不同工况下螺杆的变形和应力分布规律。通过分析在耦合作用下的螺杆变形结果可见:主、从动螺杆的啮合间隙大小是影响三螺杆泵容积效率的关键因素之一,适当调整主、从动螺杆的间隙,可避免螺杆之间磨损加剧甚至抱死现象。对比扭矩和流体压力单独作用下以及二者流固耦合作用下的螺杆变形和应力变化发现:流固耦合作用下的螺杆变形和应力与转速呈反比关系,而与功率和输出压力呈正比关系。     

综合传动装置胀圈密封轴槽间隙设计方法

研究一种基于理论计算与CFD仿真的胀圈密封环轴槽间隙尺寸设计方法。基于流体力学的基本方程,建立胀圈密封流场的数学模型;结合实际工况与使用要求,确定胀圈密封环与轴槽径向间隙、轴向间隙及配流衬套与旋转轴之间的间隙尺寸的约束范围;建立流场的计算流体力学模型,通过正交试验设计,分析影响胀圈密封性能的高灵敏度因素;以密封泄漏量最小为目标函数,选取最佳的轴槽间隙设计参数。结果表明,研究的3种间隙中,相比于胀圈密封环与轴槽的径向间隙、轴向间隙,配流衬套与旋转轴之间的间隙对密封环的泄漏量影响更为显著,当配流衬套与旋转轴之间的间隙增大,泄漏量也随之增大。     

海水螺杆泵设计中的理论问题研究（续完）

用理论方法研究出一种适用于工作介质为海水的螺杆泵齿形设计方法.根据作者推导的公式可以对算出凸螺杆和凹螺杆的全部齿形参数,按此理论方法设计出的海水螺杆泵(无论是三螺杆.还是双四、五螺杆泵)在工作时都将轻松自如地旋转.(因本文篇幅较长,分两期刊出,木期续载完)     

海水螺杆泵设计中的理论问题研究

用理论方法研究出一种适用于工作介质为海水的螺杆泵齿形设计方法。根据作者推导的公式,可以计算出凸螺杆和凹螺杆的全部齿形参数。按此理沦方法设计出的海水螺杆泵(无论是三螺杆,还是双、四、五螺杆泵)在工作时都将轻松自如地旋转。(因本文篇幅较长,拟分两期刊出)     

基于啮合间隙的螺杆齿形设计与成形加工方法

针对螺杆泵关键部件螺杆转子设计过程复杂、加工难度高导致啮合间隙不均匀的问题,在分析螺杆啮合间隙形成机理基础上,运用空间解析几何基础理论,提出基于啮合间隙的螺杆齿形设计新方法,建立螺杆加工过程进刀轨迹-螺杆齿形-啮合间隙转换方程;结合微分几何等距曲面构型原理,得到预定加工间隙的螺杆端面齿形;研究螺杆与刀具在加工过程中的空间包络特性与几何特性,结合机床、螺杆、刀具协同运动所生成的接触线形状和空间位置参数,提出一种基于离散点齿形的螺杆加工成形刀具设计方法——形位几何法,该方法基于具有稳定接触的包络结构,将抽象的空间包络问题转化为平面解析几何问题,简化包络求解模型,克服传统啮合理论设计刀具时无法精确计算齿形曲线尖点的关键性技术难点,提高成形刀具齿形设计的精确性。     

螺杆泵吸入系统的设计

螺杆泵依靠螺杆和衬套所形成空腔的容积变化来吸入和排出液体。在实际工作中，由于泵吸入系统设计不合理而造成泵工作断断续续，流量下降，噪声大，严重时使泵产生振动甚至损坏。一、螺杆系吸入系统螺杆泵的吸入系统如图1所示。泵吸入管道中，在液体流速分布基本均匀的条件下，根据伯努利方程可得式中pa－油箱A液面上的压力ps－泵吸入室的绝对压力Vs－泵吸入口的液体流速hs－泵吸入管路中的压力损失之和H－泵的几何吸上高度ρ－输送液体的密度g－重力加速度由式（1）可知泵吸上真空高度Hs泵的几何吸上高度H由以上三式可知，泵吸上真空高度…     

混粉准干式电火花加工介质击穿机理研究

混粉准干式电火花加工以气、液、固三相流作为工作介质,能够有效改善气中加工短路率高、加工效率低的问题。以纯净气体介质的击穿理论为基础,对三相流工作介质的击穿机理进行理论分析,阐明固、液分散相的作用机制。建立混粉准干式电火花加工的极间电场强度表达式,给出三相流中加工的放电间隙计算式,从理论上证明分散相的加入使得混粉准干式电火花加工的放电间隙较气中加工大,指出放电间隙增大是加工效率提高的一个重要原因。进行压缩空气中和三相流介质中的放电加工对比试验。测得两种加工介质中的放电间隙值,试验证实三相流工作介质具有放电间隙增大效果。测得放电电压波形,证实气体连续相中固、液分散相的加入能够降低短路率,提高加工稳定性。     

双头单螺杆泵衬套力热耦合模拟研究

针对双头单螺杆泵在工作过程中,还没有能够直接对井下工况衬套橡胶的温度场分布等进行有效的测试,定子衬套又容易实效、衬套型线对螺杆泵工作性能影响很大的现状,对双头单螺杆泵衬套进行计算机仿真模拟研究则是一个尝试.鉴于双头单螺杆泵衬套的特殊形状将三维模型合理简化为平面应变模型进行模拟研究.运用有限元方法对三种线型的双头单螺杆泵衬套进行力热耦合模拟研究.给出了在额定工况下,螺杆泵衬套温度场分布云图.揭示了螺杆泵衬套的温度分布规律,弥补了螺杆泵衬套温度场难以测量的问题.为双头单螺杆泵衬套的热分析、型线选择、性能优化等提供参考依据.     

罗茨泵径向间隙泄漏量的研究与建模

分析罗茨泵的工作过程，根据平行平板间衡薄气体的流动理论建立泄漏模型，用模型来描述转子回转和不同流态下的压力差引起的径向泄漏，求解数学模型可以改进泵的性能提供理论依据。     

Wear characterisation of small PM rotors and oil pump bearings

The mechanical, micro and physical properties exhibited by PM rotors and journal bearing employed in oil pumps of automobiles, decides life of the pump. In this work, the factors that markedly characterise wear are featured. Tip clearance between the driving and driven gears influences the volumetric efficiency of the pump. When the tip clearance exceeds 0.20 mm (0.007 in.), and the face clearance exceeds 0.1 mm (0.004 in.) the discharge drops below the desired volumetric efficiency of 70%. Relationships between microstructure, micro-hardness, surface roughness, tip clearance of fresh and worn out parts are investigated. PM bearing bushings are finding increasing use in automobiles and consumer durable products owing to favorable size to weight ratio and cost advantages. Superior life and torque characteristics of PM bearings are related to density, size and geometry. Bushings at 6.8 g/cc with a 0.8 μm bearing clearance were determined to give improved life. Apart from the conventional wear test practices in industries, the concept of accelerated wear test (AWT) is employed to simulate equivalent wear on rotors and bearings; the results obtained are compared with the actual field samples. An empirical data on wear behavior is arrived from experimental studies, which can be used for simulated endurance test of these parts. Possible remedies applicable to achieve optimum life are identified. By optimising the material properties, higher wear resistant PM rotors and bearings could be manufactured economically.     

双螺杆转子结构特性流固耦合数值模拟

以双螺杆转子为研究对象,依据流固耦合理论,通过求解捏合机内部流体和双螺杆转子固体耦合方程,研究不同工况下的流体压力和扭矩对双螺杆转子应力和变形的影响规律。分析计算结果表明:螺杆转子的变形和应力主要是不同工况下的扭矩、流体压力载荷及耦合场作用引起的;螺杆间隙对捏合机的生产效率和质量有很大影响,阴阳螺杆转子最大变形量是设计最佳螺杆间隙的关键因素;一定功率下,转子的最大变形量和最大应力值分别与转子扭矩、流体压力的大小正相关;一定转速下,转子的最大变形量和最大应力值与捏合机功率正相关。研究结果为新型双螺杆捏合机的合理设计与性能预测提供了理论依据。     

Influence of tip clearance on pressure fluctuations in an axial flow pump

Rotor-stator interaction in axial pumps can produce pressure fluctuations and further vibrations even damage to the pump system in some extreme case. In this paper, the influence of tip clearance on pressure fluctuations in an axial flow water pump has been investigated by numerical method. Three-dimensional unsteady flow in the axial flow water pump has been simulated with different tip clearances between the impeller blade tip and the casing wall. In addition to monitoring pressure fluctuations at some typical points, a new method based on pressure statistics was proposed to determine pressure fluctuations at all grid nodes inside the whole pump. The comparison shows that the existence of impeller tip clearance magnifies the pressure fluctuations in the impeller region, from the hub to shroud. However, the effect on pressure fluctuation in the diffuser region is not evident. Furthermore, the tip clearance vortex has also been examined under different tip clearances.     

Optimum design on lobe shapes of gerotor oil pump

A gerotor pump is suitable for oil hydraulics of machine tools, automotive engines, compressors, constructions and other various applications. In particular the pump is an essential machine element that feeds lubricant oil in an automotive engine. The subject of this paper is the theoretical analysis of internal lobe pump whose the main components are the two rotors. Usually the outer one is characterized by lobes with a circular shape, while the inner rotor profile is determined as a conjugate to the other. For this reason the first topic presented here is the definition of the geometry of the rotors starting from the design parameters. The choice of these parameters is subject to some limitations in order to limit the pressure angle between the rotors. Now we will consider the design optimization. The first step is the determination of the instantaneous flow rate as a function of the design parameter. This allows us to calculate three performance indexes commonly used for the study of positive displacement pumps: the flow rate irregularity, the specific flow rate, and the specific slipping. These indexes are used to optimize the design of the pump and to obtain the sets of optimum design parameter. Results obtained from the analysis enable the designer and manufacturer of the oil pump to be more efficient in this field.     

齿顶间隙对双圆弧螺旋齿轮泵泄漏及空化特性的影响

为了研究在高速高压工况下双圆弧螺旋齿轮泵齿顶间隙对齿轮泵泄漏及空化特性的影响,建立了双圆弧螺旋齿轮泵最佳齿顶间隙数学模型,计算出最佳齿顶间隙。利用PumpLinx对考虑空化后不同齿顶间隙的齿轮泵内部流场进行数值模拟,结果表明:当齿顶间隙为0.02 mm,齿轮泵的流量脉动和压力脉动相对较小,流量输出品质好,与理论分析最佳齿顶间隙为0.0207 mm基本一致,验证了最佳齿顶间隙模型建立的正确性;齿顶间隙会影响齿轮泵内部流场的空化程度和泄漏量,齿轮泵内部的空化程度随着齿顶间隙的增大而减小,齿顶间隙处的泄漏会随齿顶间隙的增大而增大;齿轮泵齿顶间隙处的空化具有密封作用,可以减小齿顶间隙泄漏。研究结果对双圆弧螺旋齿轮泵结构优化及应用具有一定的参考价值。     

杆式抽油泵间隙漏失行为分析及优化研究

抽油泵是有杆抽油系统中的重要装置,由于泵筒两端存在压力差,泵筒和柱塞之间为往复运动的间隙配合,其在工作时就会有漏失产生.由于所选用理论基础不同,现有抽油泵漏失理论并不完善,无法保证漏失计算的准确性.针对这一问题,本文结合间隙漏失特性和抽油泵的漏失试验结果,研究了间隙漏失理论.并建立抽油泵间隙流体的三维模型,运用FLUE...     

基于轴流泵间隙流动的新水力设计方法

轴流泵叶轮轮毂与轮缘处间隙流动及边界层对轴流泵性能的影响很大,应用Numeca及Flu-ent等软件对轴流泵叶轮轮缘间隙中的流动进行数值模拟,根据流动模拟结果对叶轮叶片型线及轮毂、轮缘处的叶型设计进行修正,使其速度-压力分布比较理想,并提出了基于间隙流动的轴流泵水力设计方法,这种新的水力设计方法有利于改进轮缘和轮毂处边界层以及轮缘间隙中的流动,达到提高轴流泵效率的目的。     

密封间隙力对泵转子临界转速的影响分析

随着给水泵的大功率化、高转速化的发展,为保证多级离心泵转子部件的平稳运转,避免其在接近其临界转速时产生共振,需要对设计中的转子进行干态、湿态下的临界转速计算.论文以5级离心给水泵为主要模型,采用有限元法分别计算其在干态、湿态下的临界转速,通过对比,得出密封间隙力对转子临界转速的影响.干态情况下,分别用邓克莱法和有限元法计算给水泵的一阶临界转速;湿态情况下,分别计算密封设计间隙及二倍间隙不同情况下的临界转速,对比结果,表明密封间隙力对泵转子临界转速的影响非常大,并且与密封间隙的大小密切相关.     

水介质液压泵锥形轴配流副轴承间隙的计算

以水介质轴向柱塞液压泵的锥形轴配流副为研究对象,对其在稳定工作状态下形成的滑动轴承的径向间隙计算方法进行了研究。采用等效结构参数法将配流副滑动轴承化为轴向推力轴承,根据柱塞轴向液压交变作用力引起轴承内水膜的变化特征推导出水膜厚度变化的速度,再依据锥顶体薄膜挤压效应公式计算出了轴承的径向间隙,结果表明径向间隙是柱塞泵工作压力和配流副结构参数的函数。