螺杆泵定子内螺旋曲面数控制造技术及装备研究

论文摘要

定子和转子是实现单螺杆泵功能的关键部件,随着实际生产对机械设备性能要求的提高,普通的具有橡胶衬套定子的螺杆机械已不能满足要求,如果将螺杆泵定子制成钢质内螺旋曲面就可以大大改善泵的性能,提高泵的效率,因而金属定子内螺旋曲面的加工就成为一个新的课题。本文以研究单螺杆泵实际工作过程中转子在定子中的运动为起点,分析了转子和定子之间的啮合关系,并在此基础上提出了另一种应用于加工的啮合方式。基于空间包络原理、包络轨迹的合成等方面的研究,运用包络法加工钢质定子是一种新的加工方法,它是以硬质合金刀片安装于转子上作为镗刀来镗削内螺旋曲面,即在相互啮合的单螺杆转子和工件中,将转子作为刀具,强迫其与工件进行啮合,利用转子和定子之间的速度差作为加工中的切削速度,最终加工出定子内螺旋曲面。通过分析和计算知转子上一点在一个运动周期中的轨迹是一个椭圆,为使加工出的曲面尽可能地接近理想曲面,可采用多片刀即相当于转子上不同点形成不同的椭圆来拟合定子理想曲面的方法。通过建立刀具—工件的数学、运动模型,本文论证了此种加工方法的合理性和可行性;运用计算、作图等方法,研究了新的啮合方式,计算了转子上刀具的加工轨迹,画出了加工廓形,根据运动速度与刀具之间的关系,推导出了刀具的关键角度值,并对产生相应加工误差的原因作了分析。本课题也从机械结构和电气控制方面进行了试验装备的研究,通过试验使得理论成果在实践中得到验证。此镗削方法的研究,进一步扩展了内孔加工方法,完善了包络法加工复杂曲面的理论,为定子内螺旋孔的加工和相应机床的研制提供了理论基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 螺杆泵应用简介
• 1.2 单螺杆泵的基本结构、工作原理及特性
• 1.2.1 单螺杆泵的基本结构
• 1.2.2 单螺杆泵的工作原理
• 1.2.3 单螺杆泵的特性
• 1.2.4 现有单螺杆泵的不足及解决办法
• 1.3 等壁厚定子螺杆泵与常规螺杆泵性能对比
• 1.4 等壁厚定子螺杆泵的应用前景
• 1.5 课题的主要内容和意义
• 第二章 转子-衬套运动关系分析
• 2.1 内摆线设计法
• 2.3 螺杆在衬套中的运动分析
• 2.2 两类接触条件及接触线分析
• 2.2.1 两类接触条件分析
• 2.2.2 两类共轭曲面
• 2.2.3 两类接触线
• 2.4 螺杆在衬套横截面内的运动模型
• 2.5 转子-衬套运动速度关系分析
• 第三章 新型啮合关系分析及刀具设计
• 3.1 新型镗刀-工件啮合关系分析
• 3.2 新型啮合关系下实现加工的设备条件
• 3.3 镗刀-工件的运动模型
• 3.3.1 工件成形方法介绍
• 3.3.2 包络原理介绍
• 3.3.3 镗刀-工件运动模型的建立
• 3.4 理想曲面的拟合
• 3.5 刀具参数的选用原则
• 3.5.1 刀具刀刃后角的选择原则
• 3.5.2 刀具刀刃前角的选择原则
• 3.6 刀具角度与速度的关系
• 第四章 内螺旋曲面镗削加工装备研究
• 4.1 机械部分设计
• 4.2 电气控制部分设计
• 4.2.1 运动控制器介绍
• 4.2.2 伺服电机介绍
• 4.2.3 伺服驱动器介绍
• 4.2.4 同步带传动的特点及应用
• 4.3 电机运行特性调整
• 第五章 定子加工过程及误差分析
• 5.1 定子加工过程分析
• 5.2 误差分析
• 第六章 结论
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢