双螺杆真空泵转子型线设计与仿真研究

论文题目: 双螺杆真空泵转子型线设计与仿真研究

论文类型: 硕士论文

论文专业: 机械制造及其自动化

作者: 王琼娥

导师: 狄瑞坤

关键词: 螺杆泵,螺杆真空泵,型线,数学模型,啮合

文献来源: 浙江大学

发表年度: 2005

论文摘要: 干式双螺杆真空泵是一种容积式无油真空泵,具有结构紧凑,抽速大,真空度高,可直排大气,使用寿命长,自吸能力强,无易损件,运转可靠,维修维护方便,动平衡性好,振动小,无压力脉动与噪音,可高速平稳工作,适应性强,还可用于多相混输,无喘振现象,易于实现连续排气等诸多优点,因此广泛的应用于冶金、电子、化学、食品、医药、环保等工业生产部门。国外已发展出诸多此类真空泵产品,而在我国的发展却相对落后。虽然我国对无油真空泵的需求日益增长,但是许多跨国公司的真空泵产品却在我国的高端真空泵市场中占据了主导位置。因此,自行研究经济可行、运转可靠的无油真空泵意义可见一斑。为了适应我国开发研究生产螺杆真空泵的需要,本文对双螺杆真空泵的啮合理论、型线组成及泄漏问题等内容进行了深入的研究与探讨,主要做了以下工作: 1、从真空技术、真空泵的现状与发展方向为出发点,说明了无油真空泵的兴起,螺杆真空泵的出现及发展现状;2、根据现有的螺杆设计理论和真空获得设备要求确定螺杆转子型线设计的基本原则;从共扼理论和螺杆真空泵工作原理的角度分析螺杆转子型线的要求,结合双螺杆压缩机和螺杆泵的相关理论,设计了一种新型的螺杆转子型线组合,该啮合型线能够实现理论上的完全密封,并与传统的孟氏定律进行了比较;从螺杆真空泵的要求及性能方向着手,分析了由该型线制造出来的转子具有的性能特点,系统的进行了螺杆真空泵相关性能参数的计算,给出了比较完整的计算方法,并对其密封原理进行了说明;3、根据热力学、质量守恒、动力学等相关理论,利用相应的数学方程建立起无油螺杆真空泵工作过程中的有关数学模型,如能量平衡方程,质量平衡方程、流量平衡方程等,同时还建立了工作过程中的泄漏数学模型,为螺杆真空泵性能的计算提供了理论依据;利用这些模型对双螺杆真空泵的性能进行评估与预测;利用Pro/Engineering Wildfire软件进行转子的实体造型,运用其中的机构运动学分析模块进行转子运动学分析,以验证该螺杆转子啮合的可靠性与正确性,同时还可以根据其运动情况拟定转子运转时应具有的合理的间隙值。

论文目录:

摘要

ABSTRACT

第一章 绪论

1.1 真空泵简单介绍

1.1.1 真空基础知识

1.1.2 无油机械真空泵

1.2 螺杆泵应用及特点

1.3 干式螺杆真空泵

1.3.1 工作原理

1.3.2 主要类型

1.3.3 主要优缺点

1.4 螺杆真空泵在国内外的研究现状和发展趋势

1.5 本文研究的主要内容

1.6 本章小结

第二章 干式螺杆真空泵的转子型线

2.1 双螺杆真空泵介绍

2.1.1 基本结构

2.1.2 工作过程

2.2 型线设计原则

2.2.1 螺杆泵四类密封条件

2.2.2 型线设计原则

2.3 型线发展变化

2.4 型线种类及特征

2.5 本章小结

第三章 型线方程和曲面方程的建立

3.1 型线方程和啮合线方程

3.1.1 坐标系的建立及坐标变换

3.1.2 齿曲线及其共轭曲线

3.1.3 共扼曲线的啮合线方程

3.2 转子螺旋曲面啮合特性

3.2.1 转子螺旋曲面方程

3.2.2 空间接触线方程

3.3 螺杆转子各段原始曲线及其共扼曲线方程

3.4 转子接触线空间曲线方程

3.5 转子螺杆部分几何尺寸

3.5.1 转子螺杆部分的长度

3.5.2 转子的螺旋角

3.5.3 圆周速度的选择

3.6 转子几何特性计算

3.6.1 接触线长度计算

3.6.2 齿间容积计算

3.6.3 螺杆泵理论排量

3.6.4 螺杆—衬套副的空间密封原理

3.6.5 密封腔的形成、推移和消失规律

3.7 本章小结

第四章 螺杆转子工作过程的数学模型

4.1 泄漏模型

4.2 各种间隙漏失损失的计算

4.2.1 周向泄漏计算

4.2.2 径向及齿侧泄漏

4.3 实际流量

4.4 转子变形对啮合间隙的影响

4.5 热力学方程

4.5.1 热力学基本方程

4.5.2 排气温度

4.6 气体在螺杆泵中的流动状态

4.7 螺杆转子受力分析

4.8 本章小结

第五章 螺杆运动学与热力学分析

5.1 螺杆运动学分析

5.1.1 Pro/E NGINEER WILDFIRE简介

5.1.2 螺杆转子运动学分析

5.2 螺杆转子的热力学分析基础

5.2.1 三维温度场有限元分析

5.2.2 热传导微分方程和边界条件

5.2.3 热、弹性变形有限元分析

5.2.4 转子有限元分析建模与网格划分

5.3 转子稳态温度场分析结果

5.4 转子变形研究

5.5 转子变形对啮合间隙的影响分析

5.6 热力性能主要影响因素分析

5.6.1 主要影响因素分析

5.6.2 工况对热力性能的影响

5.7 转子特性曲线

5.8 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 后续工作及展望

参考文献

作者硕士期间录用及发表文章

致谢

发布时间: 2005-10-08

参考文献

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• [4].变螺距螺杆真空泵抽气机理研究及转子结构优化[D]. 肖红云.合肥工业大学2017
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• [7].干式真空泵结构设计及其转子平衡分析与仿真[D]. 于存荣.北京邮电大学2010
• [8].无油涡旋真空泵内部流场的数值模拟[D]. 边建朝.东北大学2012
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