Parameter Modeling and Kinematical Simulation for Rotor and Stator of Screw Pump

The research object used in the dissertation was screw pump, which was widely applied in engineering field. The analysis of end face profile formation was completed on its main working components, i.e., rotor and stator. With the purpose of finding optimal parameters to improve the efficiency of screw pump design, the key technologies involved in the parametric modeling of rotor and stator were analyzed. The three-dimensional (3D) design software SolidWorks was used for the secondary development and parametric modeling of rotor and stator. After that the simulation models of different kinds of screw pumps were established based on the cycloid type, variation coefficient, and screw head number. Finally the COSMOSMotion was used to analyze the motion characteristics on the equidistant line of rotor, including velocity and acceleration. This design and modeling method has been used in screw pump enterprises for design and development, laying the foundation for finite element analysis and further optimization of screw pump.

阴阳转子型双螺杆结构的实验研究

为了设计出更加高效的双螺杆,提升挤出膨化机的工作效率;提出了一种引进阴阳转子的非对称双螺杆模型,基于螺旋式的螺杆模型,设计了阴阳转子型双螺杆,与传统双螺杆进行了仿真对比分析,并对新型双螺杆的准确性进行了实验验证;采用SolidWorks软件建模,利用ANSYS模拟流道数值,求得物料在机筒内的工作状态,分析阴阳转子型双螺杆的宏观压力、速度矢量和速度流线,并研究了不同转速对阴阳转子型双螺杆输送速度和挤出量的影响。研究结果表明:阴阳转子型双螺杆的宏观压力呈递增状态,速度矢量分布不均匀,速度流线混乱,能增加机筒内物料的传输速度,改变物料输送状态,提高物料挤出量。研究结果丰富了双螺杆的研究思路,为高效率挤出膨化机的设计与应用提供了理论依据。

倾转旋翼机齿轮-丝杠作动器动力学建模及响应分析

倾转旋翼机的倾转机构是由齿轮副与滚珠丝杠副组成的复杂结构,动力学问题较为突出。为准确分析其动态行为并探明振动机制,考虑丝杠副的滚珠冲击激励以及齿轮副的准静态传动误差激励耦合作用,提出了一种齿轮-滚珠丝杠作动器系统动力学耦合建模方法。基于系统动力学方程求解特征值问题,得到了系统各阶固有频率与振型;对比有限元模态分析结果,验证了理论模型的准确性;在此基础上,分析了齿轮-滚珠丝杠作动器系统的动态行为,研究了丝杠副结构参数对输出响应的影响。结果表明,丝杠轴向振动响应随着螺旋升角的增大而减小,随着接触角的增大呈现先增大后减小的趋势。

基于正交试验的全金属单螺杆泵转子最大转矩研究

通过正交试验对全金属单螺杆泵进行流场仿真,收集了在不同因素、不同水平下全金属单螺杆泵转子所受到的最大转子转矩数据,对其进行方差分析。分析结果反映出了各因素与转子最大转矩之间的关系,并判断出不同因素与研究目标的相关性强弱,并通过曲线图反映了这一现象。

基于BiLSTM-LSSVM的螺杆转子铣削加工廓形预测

针对螺杆转子盘铣刀加工过程中的轮廓预测问题,提出了基于双向长短时神经网络-最小二乘支持向量机(BiLSTM-LSSVM)的螺杆廓形预测方法。首先,对加工过程中的振动信号进行采集并进行降噪预处理,降噪后的信号进行降采样处理随后输入BiLSTM中进行时序预测;其次,对时序预测后的信号进行特征提取,将提取后的特征向量输入LSSVM进行廓形预测;最后,以五头螺杆为例通过正交实验对BiLSTM-LSSVM模型进行试验验证,并对预测廓形进行误差补偿实验。实验结果表明,提出的基于BiLSTM-LSSVM的螺杆廓形预测模型可对螺杆转子盘铣刀加工螺杆廓形进行准确预测,进而为螺杆转子加工廓形补偿提供支持。

砂带磨损对螺杆转子磨削去除深度影响分析

为保证螺杆转子表面磨削加工材料去除的均匀性,考虑砂带磨料磨损对磨削去除深度的影响,建立螺杆转子材料去除深度数学模型。根据弹塑性变形理论,结合磨削过程中磨粒的磨损规律,建立单颗磨粒材料去除率理论模型。将磨粒的磨损分为快速磨损阶段和稳定磨损阶段2个阶段。基于单位接触面积上磨粒的数目和磨粒的出刃规律,运用数值积分和接触压力计算出磨粒的最大切削深度,利用积分建立基于砂带磨损的宏观材料去除率数学模型。该数学模型考虑了砂带的磨损,其预测值和试验值相比,最大误差为9.6%,最小误差为4.1%。该试验数据充分验证了模型的有效性,可以为保障螺杆转子廓形精度提供理论基础。

考虑螺杆转子表面质量与硬度的铣削参数优化

为提高多头螺杆转子的加工质量,文章探究了外包络铣削工艺参数对表面粗糙度和硬度的影响,并对工艺参数进行优化。以主轴转速、间歇进给量及加工倍率作为因素进行正交试验,试验结果表明:加工倍率是影响表面粗糙度值最主要的因素,间歇进给量是影响显微硬度值最主要的因素。采用多目标优化算法对工艺参数进行优化,得到最优工艺参数组合如下:主轴转速为191 r/min,间歇进给量为3.1 mm,加工倍率为15%。用该组参数加工可使表面粗糙度值降低17.15%,显微硬度值提高7.60%。文章提出的方法可为工艺参数的优化提供参考。

基于响应面法的螺杆转子注射成型工艺研究

针对传统金属型螺杆转子制造工艺复杂、加工精度难以控制等问题,提出一种新型螺杆转子注射成型方法,尝试用塑料材质取代金属型螺杆转子。使用Moldflow模流软件对玻纤增强聚酰胺材料的螺杆转子齿面注射成型进行注塑模拟,将缩痕深度和翘曲变形作为质量标准,对影响塑件成型质量的7个工艺参数进行筛选分析,确定了影响2个质量标准的3个工艺参数。采用BBD响应面实验设计方法,研究了熔体温度、保压时间、保压压力等注塑工艺参数对缩痕深度和翘曲变形的影响,获得了最小缩痕深度和最小翘曲变形的多项式回归响应模型。利用回归模型优化的工艺参数组合为熔体温度281.0℃,保压时间18.7 s,保压压力115.7 MPa。数值模拟了最优参数组合,结果表明数值模拟与模型预测值的误差分别为3.75%和0.53%。

成型铣刀盘安装孔与刀杆间隙安装误差对螺杆转子型线的影响

在转子加工过程中存在各种影响转子型线加工精度的误差,大多研究都是针对中心距和安装角调整误差对转子加工的影响进行分析,但铣刀盘安装孔与螺杆铣床刀杆间隙引起的安装误差对转子型线造成的影响还有待研究。此安装误差可表现为刀盘几何轴线与回转轴线间的偏心、两轴线间的偏转、偏心与偏转的耦合三种形式,本文研究了三种形式的安装误差对转子型线的影响规律和影响大小,此研究结果对转子型线的精度分析与误差控制有一定的指导意义。

某低噪声螺杆滑油泵脉动特性研究

脉动特性是低噪声螺杆滑油泵的固有特性。由于脉动剧烈时易对泵的工作稳定性产生不良影响,研究其脉动特性十分重要。本文针对某低噪声螺杆滑油泵,开展不同定转子间隙、排气阀开度和进口含气率的脉动特性研究。研究结果表明,在研究参数范围内,脉动随间隙增大呈现先升高后下降趋势,随排气阀开度增大而单调递增,随含气率增大而先增大后保持平稳。本文研究结果可为螺杆滑油泵的设计与使用工况提供一定参考。

不同转子轴向间隙下双螺旋轴流泵的内部流动特性

通过改变两螺旋转子之间的轴向间隙(1、5、10 mm),研究双螺旋轴流泵在不同转子轴向间隙下的内部流动特性。基于CFD模拟平台,采用浸入实体法,运用N-S方程和标准k-ε湍流模型,对不同轴向间隙和不同工况下的瞬态特性进行数值模拟,得到双螺旋泵在不同转子间隙下各过流部件在运转过程中的瞬态流动特性。结果表明:转子间隙为1 mm时泵的扬程最高,增大转子间隙(5和10 mm)泵的扬程依次减小;1 mm间隙下泵的升压性能最好,但流体在刚进入转子域出现了明显的负压现象,间隙增大后转子内抗堵塞能力增强,负压现象得到改善;双螺旋轴流泵的主要泄漏区域在转子啮合区,随着转子轴向间隙的增大,啮合区的速度增大,出现较明显的泄漏;双螺旋泵的扬程与流量成反比,随着设计流量的增大,3种间隙泵的扬程均逐渐减小。

干式螺杆真空泵的理论研究进展

由于干式双螺杆真空泵具有工作压强范围宽、抽速大、可抽除水蒸气和固体粉尘、性能稳定等独特优势,目前已广泛应用于半导体、石油化工、光伏新能源等热门行业,具有广阔的市场前景,引起了国内外的广泛关注。本文基于国内外研究论文和专利资料,从螺杆转子端面型线设计、变螺距和变截面的内压缩设计、动平衡设计、计算流体力学和热力学工作性能分析等研究角度,全面综述了干式双螺杆真空泵的理论研究进展,为螺杆真空泵领域的研究工作提供参考。

螺杆式压缩机转子受力简化计算方法研究

为便于工程人员或设计人员进行螺杆式压缩机转子受力计算,满足转子强度校核、轴承选型以及轴承寿命核算要求,提出一种螺杆式压缩机转子受力简化计算方法,并通过计算流体动力学方法进行验证。结果表明:在不同工况下,该简化计算方法对径向力预测的偏差在8.0%以内,个别工况最大偏差为11.4%,轴向力的预测偏差在5.0%以内,简化模型能够满足工程应用的要求。

双螺旋转子泵在油田污水处理系统中的应用

油田污水处理站是地面工艺系统的重要站场,污水回收泵是其中主要耗能设备之一。当前在用的污水回收泵为卧式螺杆泵,采取负压回收方式,受采出液特性影响,螺杆泵运行状况不稳定,其表现为故障频繁、能耗高、维修费用高,困扰油田生产。为此,某油田应用双螺旋转子泵替代螺杆泵工艺,更换后,平均单台能耗下降30%,共节省电量约32×10^(4) kWh,节约维修成本费用80万元。通过对螺杆泵工艺现状进行客观论述,对双螺旋转子泵应用情况进行客观分析评价,为油田污水回收工艺提供借鉴参考。

空压机螺杆转子多场耦合力学特性分析

为解决螺杆转子的复杂曲面加工问题,采用增材制造技术对螺杆转子进行了轻量化结构设计。为验证轻量化螺杆转子设计的合理性,利用Fluent和ANSYS软件对空压机螺杆转子进行了不同工况下的双向流固耦合和热力场耦合数值模拟研究。在双向流固耦合数值模拟过程中,通过对不同出口空气压力和转子转速下的螺杆转子的数值模拟,获得不同工况下的螺杆转子的形变发展趋势。在热力场耦合数值模拟过程中,同时考虑温度约束条件和加载转矩载荷,获得轻量化螺杆转子随转速的形变规律。提供了一种对空压机螺杆转子进行多场耦合力学特性分析的结构优化设计新思路,也对其他结构复杂产品的智能制造提供了重要参考。

双螺杆压缩机转子设计与优化的系统性探索

【目的】本文旨在总结双螺杆压缩机转子设计与优化、间隙调控及结构强度分析的最新进展,为提升压缩机性能提供理论与技术指导。【方法】采用NURBS曲线与三次B样条曲线优化转子型线,引入自由曲线理论与控制点优化,以减少泄漏、提高密封性能和压缩效率。通过像素法布置间隙、应用可磨耗涂层技术及流热固耦合分析,优化转子间隙,增强压缩机性能。通过分析气体力、热应力、材料性能、转速与温度对转子强度与变形的影响,提出合理材料选择、压力/转速组合和间隙设计策略。【结果】该优化设计显著提升了转子的密封性能与压缩效率,间隙调控技术有效减少了泄漏,结构强度分析明确了材料选择与设计参数对转子性能的关键作用。【结论】研究成果为双螺杆压缩机的高效稳定运行提供了坚实的技术支撑,对促进行业技术创新和设计性能提升具有重要意义。

空压机螺杆转子快速增材成形工艺及试验分析

尝试采用SLM技术增材成形螺杆转子,并设计了几种性能实验。对成形试样退火前后、不同成形方向力学性能进行分析可知:试样平均致密度约为97%,整体质量良好。XY方向成形和Z形方向成形强度满足锻造标准,Z方向成形的塑性较XY方向成形较好。综合考虑纵向成形螺杆转子,并设计支撑结构与扫描策略,最终成功成形螺杆转子,平均尺寸误差在100μm左右,可直接进入精磨阶段。

利用Excel求解螺杆压缩机转子型线几何参数的方法

叙述了一种求解螺杆压缩机转子型线几何参数的方法。基于解析包络法分别列出阴、阳转子型线对应的曲线参数方程。对方程所需的几何参数一一求解。有些参数由于求解过程复杂,在没有专业的数学计算软件帮助下,利用excel对其求解。最后求得满足设计需求的几何参数。

转子结构参数对双螺杆压缩机性能影响规律的研究

为最大限度地提高双螺杆压缩机的性能,以5、6齿双螺杆压缩机为研究对象,对转子的长径比、齿间及齿顶间隙、扭转角角度等转子结构参数进行系统的分析,研究结果表明:在啮合间隙处于0.02~0.1 mm之间,啮合间隙每增大0.02 mm时,容积效率下降3%~4%,绝热效率下降1.5%~2.4%,比功率下降33%~48%,齿顶间隙对双螺杆压缩机性能的影响大于啮合间隙;随着长径比(L/D)增大,容积效率提高2%~7%,比功率提高40%~70%,绝热效率提高1.5%~5%;扭转角值增大,容积效率、比功率、绝热效率均呈降低趋。研究还进一步探究了转子结构设计参数对质量流量、体积流量、Blow-hole area(泄漏三角形)影响变化规律。研究结果可为双螺杆压缩机的设计研究和优化升级提供一定的理论参考。

ScrewWorks螺杆转子设计与加工软件的开发及应用

为了提高螺杆主机开发效率,保证设计一致性和方便数据管理,作者开发了螺杆转子设计与加工软件ScrewWorks。软件涵盖了转子端面型线设计、转子高温变形分析、转子冷热态间隙计算、转子刀具设计及模拟切削、几何特性的计算、主机工作过程模拟、转子受力计算等主要设计模块,并为各个模块开发有向量化赋值、交互式参数调整、可视化显示、数据读取和保存、开放式文件流、自动出图纸等附属功能。型线类型包含螺杆压缩机/膨胀机、螺杆真空泵、罗茨机等含有螺旋齿面的机械。利用矩阵化算法能够快速计算“万点”型线,误差已降至0.1%以下,保证了计算精度。