爪式真空泵新型齿轮爪式转子及其力学性能研究

爪式转子的型线设计是决定爪式真空泵性能的关键因素。齿轮爪式转子采用新型曲折型啮合结构,显著降低了传统曲爪转子存在的转子间泄漏,然而齿轮爪式转子型线上仍存在多个不光滑点,降低了力学性能。针对这一问题,文章提出了一种新型高密封椭圆弧型齿轮爪式转子,推导了该转子型线参数方程;分析了型线几何参数对爪泵相对余隙和容积利用率的影响,并与现有齿轮爪式转子进行对比;研究了新型转子的工作过程,对比分析了两种转子混合过程的余隙变化;对新型转子和现有齿轮爪式转子在工作过程中的应力和变形进行对比研究。研究结果表明:与现有齿轮爪式转子相比,新型转子的相对余隙减少10%以上,混合过程中的过压缩腔和膨胀腔减少,新型转子的吸气过程和混合过程中最大变形量分别减少10.11%和16.06%,极大改善了转子的性能。

爪式真空泵爪式转子型线的构建理论研究

研究了爪式真空泵曲爪型爪式转子型线的构建过程;得出半径比和爪顶圆弧角是影响转子几何结构的重要参数,进而分析了这两个参数的变化对爪式转子几何结构和爪式真空泵工作性能的影响。针对现有爪式转子型线的缺点,提出一种新型圆弧爪式转子型线;并将新型圆弧爪式转子与现有曲爪型爪式转子在气体流动和受力变形方面进行比较,研究结果表明新型圆弧爪式转子有效地提高了爪式转子的工作性能,改善其应力分布且减小其最大变形。

新型超环面电机爪式转子磁场的解析计算

爪式转子是新型超环面电机的中间传动机构,也是该电机的动力输出机构。针对该转子的特殊结构特点,利用等效电流法对其行星轮磁齿进行了等效建模,通过有限元磁场仿真验证了该模型的正确性;由齐次坐标变换原理推导了行星轮坐标系和该电机系统坐标系下磁场强度的计算公式,对爪式转子与内外定子气隙圆周磁场分布进行了解析计算,得到了其分布规律,验证了该解析方法的可行性。该研究为进一步对内外定子与转子间电磁力的计算提供了理论依据。

爪式真空泵的曲爪与直爪转子型线与性能研究

爪式转子对爪式真空泵的使用性能产生极大影响。基于曲线啮合理论,建立了2种常用于爪式转子中的曲线的啮合模型,分析了全光滑曲爪转子和全光滑直爪转子的构建,完善了其构建方法与型线的参数方程,验证了2种全光滑爪式转子的啮合正确性;通过理论研究、力学分析和数值模拟,比较了不同的全光滑爪式转子真空泵的工作性能、转子力学性能和内部流场。研究结果表明:全光滑曲爪转子真空泵的工作性能参数比全光滑直爪转子真空泵更好,全光滑直爪转子的力学性能比全光滑曲爪转子更加优越。研究结果为爪式真空泵的转子选用提供了理论依据。

爪式氢气循环泵高密封型转子及瞬态流动特性

爪式压缩机具有结构紧凑、干式无油和可靠性高等显著优点,是最具潜力的氢气循环泵泵型。传统爪式氢气循环泵转子间采用点与点的啮合方式,导致氢气在此处产生严重的泄漏,降低泵的容积效率,制约爪式氢气循环泵的发展。为减小爪式转子间的气体泄漏、提高泵的容积效率,本研究采用圆弧、高次曲线及其共轭曲线代替传统爪式转子的节圆型线,提出一种爪式转子间的新型曲折型啮合结构,进而构建一种新型高密封型齿轮爪式转子,有效解决了爪式转子间的气体泄漏问题。同时,建立新型齿轮爪式转子的几何模型,推导其截面型线方程。在工作过程中,对具有复杂几何边界的爪式氢气循环泵的内部气体的非定常流动进行数值模拟,对比分析了传统泵和新型泵工作腔内部的压力分布和瞬态流动特征;搭建了爪式氢气循环泵性能实验平台,验证了数值模拟结果的准确性。结果表明,相比于传统爪式转子,在压缩和排气过程中新型齿轮爪式转子间气体泄漏速度减小了31.42%和33.09%,容积效率提高了10.92%。

爪式真空泵新型全光滑转子及其性能研究

针对爪式真空泵现有的爪式转子型线存在不光滑连接点的缺陷,本文提出了一种新型全光滑的爪式转子,其转子型线由6段圆弧和3段摆线的等距曲线组成,且能够实现正确的啮合;得到了其生成方法和型线方程。通过对其工作过程进行三维数值模拟,分析了全光滑爪式转子内部流场的变化规律,并与现有的爪式转子进行性能对比。研究结果表明:所提出的爪式转子具有啮合性能好、余隙容积小、力学性能好等优点。

爪式流体机械工作过程的三维数值模拟

分析了爪式流体机械的吸气、压缩、排气和混合过程的工作特性,对爪式流体机械工作过程中具有移动边界、包含啮合点和封闭工作腔的气体三维非定常可压缩流动进行数值模拟;得到各个时刻工作腔内的压力场、温度场和速度场的分布规律;得到吸气和排气过程中,吸气口处和排气口处的气体速度场变化规律。针对现有带尖点的爪式转予的不足,构建了一种新型圆弧爪式转子,改善了爪式转子的密封性能、受力变形和吸气性能,扩展了爪式流体机械的应用领域.