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《基于流體力學泄漏模型的螺桿泵泄漏機理分析》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學術(shù)論文-天天文庫。
1、2014年10月農(nóng)業(yè)機械學報第45卷第10期doi:10．6041/j．issn．1000-1298．2014．10．051*基于流體力學泄漏模型的螺桿泵泄漏機理分析1222張元勛唐倩李忠華嚴迪(1．重慶大學航空航天學院，重慶400044;2．重慶大學機械傳動國家重點實驗室，重慶400044)摘要:針對螺桿泵筒壁間隙、嚙合間隙等決定螺桿泵性能的關(guān)鍵間隙設計問題，在研究螺桿各項間隙構(gòu)成原理的基礎上，運用流體力學間隙泄漏理論，建立泵腔間隙泄漏壓差流和剪切流模型，分別分析螺桿泵筒壁間隙和嚙合間隙的泄漏量，得到螺桿泵不同間隙泄漏的表達式。以主
2、動螺桿2頭、從動螺桿3頭的雙螺桿泵為例，通過理論計算與試驗對比分析了螺桿轉(zhuǎn)速、壓差對泵泄露的作用機理，揭示了螺桿轉(zhuǎn)速、泵進出口壓差對螺桿泵流量特性及容積效率特性的影響規(guī)律，從而完善了螺桿泵轉(zhuǎn)子設計理論，提升了螺桿泵輸送性能。關(guān)鍵詞:螺桿泵泄漏間隙容積效率中圖分類號:TH327文獻標識碼:A文章編號:1000-1298(2014)10-0326-07隙的泄漏量，得到螺桿泵不同間隙泄漏的表達式。引言以主動螺桿2頭、從動螺桿3頭雙螺桿泵為例，分別螺桿泵作為容積式泵系列中的典型產(chǎn)品，具有分析螺桿轉(zhuǎn)速、泵進出口壓差對螺桿泵流量特性及結(jié)構(gòu)簡單、輸
3、送介質(zhì)粘度范圍廣、液力脈動小等優(yōu)容積效率特性的影響，并與試驗結(jié)果進行對比，驗證［1－2］點。多年來，螺桿泵的研究者分別在螺桿齒形模型的正確性。［3－5］［6－8］曲線設計優(yōu)化、螺桿加工刀具設計及螺桿1螺桿泵間隙構(gòu)成［9－12］泵密封性能等方面開展了諸多研究。然而，由于螺桿齒面構(gòu)型的復雜性使得螺桿泵的間隙控制相螺桿泵工作過程中泄漏間隙主要有:①螺桿轉(zhuǎn)比其他類型容積式泵具有更大的不確定性和不均勻子齒頂與泵缸筒壁之間形成的筒壁間隙δ1。②嚙［13－14］性，嚴重影響螺桿泵的容積效率和使用壽命。合區(qū)主動螺桿齒頂與從動螺桿齒根或者主動螺桿齒螺桿
4、間隙的波動性直接決定螺桿泵的性能及壽根與從動螺桿齒頂所形成的徑向間隙δ2。③嚙合命，間隙過大導致泵的內(nèi)泄漏量增加，容積效率降區(qū)螺桿齒面之間沿接觸線均勻分布的法向間隙，將低;間隙過小則導致運轉(zhuǎn)部件間的摩擦增加，使用壽其沿圓周投影到軸截面即為法向間隙δ3(圖1)。其［15］命降低，因此，螺桿間隙的合理設計備受學者們中，由螺桿嚙合線及筒壁所形成的泄漏三角形，由于［16－18］重視。但是，對于間隙的構(gòu)成及其影響沒有形其與法向間隙及筒壁間隙相連，且靠近嚙合區(qū)，因此成系統(tǒng)的理論;普遍采用樣機試驗的方法，對不同間將泄漏三角形間隙合并到法向間隙。隙條
5、件下泵的性能進行預測，研發(fā)效率低，資源浪費1.1筒壁間隙構(gòu)成嚴重。因此，深入研究螺桿泵間隙對泵輸送性能的螺桿泵靠相互嚙合的螺桿繞各自的軸線旋轉(zhuǎn)產(chǎn)作用機理，獲得螺桿泵各項間隙的構(gòu)成及其對泵性生容積變化將液體從一端吸入，輸送到另一端排出。能的影響規(guī)律，是螺桿泵性能提高的關(guān)鍵。研究發(fā)現(xiàn)，螺桿的筒壁泄漏間隙有效泄漏長度與泵本文在研究螺桿各項間隙構(gòu)成原理的基礎上，缸缸筒長度并不相等。如圖2所示，在低壓區(qū)，由于對螺桿間隙進行分類，針對螺桿泵筒壁間隙、嚙合間筒壁間隙內(nèi)液體與進口液體相連，筒壁間隙內(nèi)液體隙等決定螺桿泵性能的關(guān)鍵間隙的設計問題，運用壓力
6、等于進口壓力;同理，在高壓區(qū)，齒槽內(nèi)液體與流體力學間隙泄漏理論，分別建立泵腔間隙泄漏壓出口壓力相等。因此，在螺桿進口端與出口端的某差流和剪切流模型，分析螺桿泵筒壁間隙和嚙合間一范圍內(nèi)，筒壁間隙不發(fā)生泄漏。收稿日期:2013-09-26修回日期:2013-10-27*國家自然科學基金資助項目(51175522)、教育部創(chuàng)新團隊發(fā)展計劃資助項目(IＲT1196)和重慶市自然科學基金(重點)資助項目(cstc2013jjB70002)作者簡介:張元勛，博士生，主要從事螺桿泵和水泵等泵類產(chǎn)品基礎理論研究，E-mail:yuanxun．zhan
7、g@yahoo．com通訊作者:唐倩，教授，博士生導師，主要從事機械傳動、流體機械及計算機輔助仿真研究，E-mail:tqcqu@cqu．edu．cn第10期張元勛等:基于流體力學泄漏模型的螺桿泵泄漏機理分析327圖1螺桿泵泄漏間隙示意圖Fig．1Diagrammaticsketchofclearanceofpumpleakage圖3螺桿接觸線示意圖Fig．3Diagramofcontactlineofscrewrotors圖2筒壁間隙泄漏長度Fig．2Lengthoftopclearanceoftooth過渡區(qū)即為有效泄漏區(qū)。隨著螺
8、桿的轉(zhuǎn)動，液體將沿著軸向流向泵的排出端，過渡區(qū)液體壓力從進口端到出口端逐漸增加。螺桿每轉(zhuǎn)一周，過渡區(qū)將會重復一次上述運動。由于主動螺桿是雙頭的，圖4泄漏三角形演化示意圖因此過渡區(qū)長度即為螺桿螺距的2倍，即主動螺桿Fig．
