螺旋缝隙泄漏双向流固耦合方法

针对螺杆泵泄漏机理,利用数值模拟加数据拟合方法,提出了一种针对螺杆泵螺旋微小缝隙泄漏的双向流固耦合模拟方法.利用此方法,对比了单向流固耦合和双向流固耦合方法在螺杆泵泄漏计算结果的偏差,计算结果表明,间隙越小偏差越大,间隙为0.500 mm时两结果相差20.3%,说明螺杆泵这种刚柔配合螺旋缝隙泄漏必须利用双向流固耦合求解才能获得准确结果.随后利用双向流固耦合方法对三维螺杆泵模型进行有限元分析求解,研究了初始间隙、流体介质黏度、螺杆泵单级腔室压差、进出口压力对螺杆泵泄漏的影响.结果显示:泄漏量随初始间隙的增大而增大,随流体介质黏度的增大而减少;进出口压力变化对螺杆泵泄漏影响很小,可以忽略;腔室间的压差造成橡胶定子变形形成间隙,间隙随着压差增大呈线性增大.最后利用双向流固耦合方法计算了不同举升压力螺杆泵的容积效率,与试验结果对比误差在±5%以内.

Investigation of the effects of radial clearance on the screw conveyor performances for different inclinations

Screw conveyors are widely used for bulk material transportation.This study investigates the critical role of radial clearance,the gap between the screw and the conveyor body,on performance across various inclination angles.The Discrete Element Method(DEM)is employed to analyze the effects of different radial clearances on conveyor performance for concrete aggregate and sand as bulk materials.Volumetric efficiencies and capacity losses serve as key performance indicators,quantitatively assessed for each radial clearance and inclination combination.Experimental validation is conducted to corroborate the findings.In the study,the optimal radial clearance was identified as 1.5 to 3 times of the particle size.This optimal clearance minimizes the material jamming and increases the performance for screw conveyors with different inclinations and bulk material types as a result.

基于流体力学泄漏模型的螺杆泵泄漏机理分析

针对螺杆泵筒壁间隙、啮合间隙等决定螺杆泵性能的关键间隙设计问题,在研究螺杆各项间隙构成原理的基础上,运用流体力学间隙泄漏理论,建立泵腔间隙泄漏压差流和剪切流模型,分别分析螺杆泵筒壁间隙和啮合间隙的泄漏量,得到螺杆泵不同间隙泄漏的表达式。以主动螺杆2头、从动螺杆3头的双螺杆泵为例,通过理论计算与试验对比分析了螺杆转速、压差对泵泄露的作用机理,揭示了螺杆转速、泵进出口压差对螺杆泵流量特性及容积效率特性的影响规律,从而完善了螺杆泵转子设计理论,提升了螺杆泵输送性能。

基于啮合间隙的螺杆齿形设计与成形加工方法

针对螺杆泵关键部件螺杆转子设计过程复杂、加工难度高导致啮合间隙不均匀的问题,在分析螺杆啮合间隙形成机理基础上,运用空间解析几何基础理论,提出基于啮合间隙的螺杆齿形设计新方法,建立螺杆加工过程进刀轨迹-螺杆齿形-啮合间隙转换方程;结合微分几何等距曲面构型原理,得到预定加工间隙的螺杆端面齿形;研究螺杆与刀具在加工过程中的空间包络特性与几何特性,结合机床、螺杆、刀具协同运动所生成的接触线形状和空间位置参数,提出一种基于离散点齿形的螺杆加工成形刀具设计方法——形位几何法,该方法基于具有稳定接触的包络结构,将抽象的空间包络问题转化为平面解析几何问题,简化包络求解模型,克服传统啮合理论设计刀具时无法精确计算齿形曲线尖点的关键性技术难点,提高成形刀具齿形设计的精确性。

高压叶片泵流体泄漏研究

针对以水作为介质的叶片泵内部泄漏的分析,建立了泄漏模型,分析了各泄漏通道的几何特点、运动特征和压差与泄漏量之间的关系。模拟各个泄漏通道的泄漏量,将计算的容积效率与试验测得的容积效率进行了比较,对各个泄漏通道的泄漏流量进行了分析,总结了影响容积效率的主要因素,结果为叶片泵的设计制造提供了理论依据。

高含气率下双螺杆多相混输泵泄漏分析及其对容积效率的影响

对双螺杆多相混输泵的泄漏通道进行了分析,建立了简化后的混输泵泄漏的数学计算模型,包括建立齿顶间隙泄漏模型、齿根间隙泄漏模型、齿侧间隙泄漏模型。并利用泄漏模型结合双螺杆内部泄漏通道的分布特点和容积效率的计算公式提出了双螺杆混输泵容积效率的数学计算模型。利用已有文献中的试验数据验证了理论计算模型的准确性,并且计算与试验值进行对比并分析了高含气率下含气率、转速、介质粘度对混输泵容积效率的影响。结果表明:当含气率在80%～95%之间增大时,齿顶和齿根间隙的泄漏量随之减小,而齿侧间隙的泄漏量先减小后增大,泵的容积效率会随介质含气率的增加而增大;但当含气率大于95%时,泵的容积效率会急剧下降,所以在混输泵工作时应当尽量将含气率控制在95%以下。同时双螺杆混输泵的容积效率会随着转子转速的增大而提高,随着所输送介质的粘度的增大而增加。

外啮合齿轮泵随机内泄漏模型的研究

为了获得更加精确的外啮合齿轮泵内泄漏数学模型,将不确定性理论引入齿轮泵传统内泄漏模型中进行研究。将齿轮泵的轴向间隙、径向间隙、液压油温度、工作压力和输入转速作为随机变量,运用随机因子法和代数综合法建立齿轮泵随机内泄漏模型,进而获得在不确定性下的齿轮泵容积效率。将随机内泄漏模型研究结果和传统模型的计算结果分别与实验结果进行比较,证明随机内泄漏模型的正确性和优越性。

三螺杆泵螺杆与衬套最优间隙的理论研究

三螺杆泵螺杆与衬套的间隙值是决定泵工作性能的重要因素,为了合理确定螺杆与衬套的间隙,以标准135型三螺杆泵为研究对象,分析了螺杆与衬套间隙内的流体状态,主要存在剪切流和一般库埃特流。根据平行平板缝隙流理论,建立回流介质经过一个完整密封腔所造成的包括泄漏损失和粘性摩擦损失的总功率损失为目标函数,通过求取最小值,得到特定工况下确定三螺杆泵螺杆与衬套最优间隙的理论公式。结果表明,最优间隙主要与工作压力、转速和介质粘度有关,研究结果将对三螺杆泵设计提供重要参考依据。

凸轮转子型双定子叶片泵泄漏与容积效率分析

针对传统液压泵难以输出多种流量和压力的问题,结合凸轮转子叶片泵的结构及双定子的思想,提出一种新型凸轮转子型双定子叶片泵。该泵含有凸轮转子、外定子及内定子并在一个壳体内形成了两泵,两泵流量成比例,从而实现了多个压力、不同流量的输出,或者驱动多个压力、不同流量的液压系统同时工作。通过对凸轮转子型双定子叶片泵内部结构的分析,归纳出内、外泵在不同组合方式下的理论排量计算式,得出主要内泄漏途径。内泵单独供油、外泵单独供油和内外泵联合供油3种工作状态的比较表明,随着负载压力的增大,所提泵的容积效率随之降低,在同一输出压力下内泵单独工作时的容积效率最低,外泵单独工作时容积效率最高。该结果可为凸轮转子型双定子叶片泵的设计及应用提供参考。

球活塞式液压泵球塞副泄漏量的理论研究

通过推导球活塞式液压泵球塞副的流场的Navier-Stokes方程,并求出该方程的解析解,得到了在球活塞和缸体同心时,球塞副流场中的速度和压力分布及其泄漏量的计算公式。分析了各种重要因素如球活塞与旋转缸体缸筒间隙、工作油液的压力以及缸体转速等对球塞副泄漏量的影响。为高效率球活塞式液压泵的设计提供了理论依据,同时为高功率密度球活塞式液压元件的深入研究及其研制奠定了基础。

三凸起凸轮叶片泵泄漏与容积效率实验

针对单排双凸起凸轮叶片泵流量脉动较大的问题,提出一种三凸起的新型凸轮叶片泵,该泵由三凸起的凸轮转子与两叶片组成,能够保证瞬时流量的均匀性。基于三凸起凸轮叶片泵内部结构的分析,归纳出该泵的几何排量计算公式,并分析该泵主要泄漏途径。通过建立各泄漏途径的流量数学公式,得出该泵的总泄漏量,并通过搭建实验系统进行了容积效率实验。结果表明:随着负载压力的升高,泵的容积效率随之降低,在负载压力为14 MPa时,理论容积效率为95.93%,实验容积效率为88.6%。

双螺杆油气混输泵特性分析

总结国内外双螺杆泵特性研究成果,并分析各类实测性能曲线。其回流增压特性利用了气体的可压缩性来提高泵的容积效率,回流损失和容积效率是该泵流量特性的关键指标,主要受泵内间隙尺寸和运行参数的影响。压力差、含气率、转速等运行参数对容积效率的影响较复杂。容积腔内压力沿螺杆逐渐升高,对于单相流,各容积腔压力线性递增;含气率越高,出口端压力梯度越大;泵轴功率不受含气率的影响。泵效随转速的升高而升高,随含气率升高而降低。粘度增高时泵的轴功率和容积效率会提高,水力损失会增加,泵效的变化需要试验确定。研究结果对泵的选用与运行维护具有指导意义。

高压渐开线内啮合齿轮泵轴向泄漏分析

为研究高压渐开线内啮合齿轮泵的内泄漏,尤其是轴向泄漏问题,对齿圈与泵体间隙处的轴向泄漏通道进行分析,并建立相应的简化模型,应用Fluent软件计算得到通道内压力沿周向分布的规律,采用所得公式与参数对轴向泄漏进行计算分析,并通过试验进行验证.研究结果表明:高压渐开线内啮合齿轮泵在采用间隙补偿机构时,进出油方式由轴向变为径向,从而导致了轴向泄漏;轴向泄漏与其他途径的泄漏相比更大,是影响该结构泵容积效率的主要因素,轴向泄漏的大小主要取决于齿圈与泵体公差的选择,配合间隙越大,轴向泄漏越大;同时,轴向泄漏也受齿圈偏心率的影响,泄漏量随偏心率的增大而减小.经分析得知,为保证泵在高压下能够保持一定的容积效率,在设计时需要严格控制齿圈与泵体双边间隙的上限值.同时,通过合理的径向力平衡设计控制偏心方向,可以有效利用高压下偏心率的变化缓解一部分轴向泄漏.

双作用子母叶片泵内部泄漏分析与计算

通过对双作用子母叶片泵各泄漏通道进行分析,建立了内泄漏计算数学模型。根据泄漏数学模型,计算出各通道泄漏量大小,结果发现轴向间隙泄漏为双作用子母叶片泵主要的内泄漏途径,绘制出泄漏量随压力和黏度变化分布图,发现低黏度时其泄漏量会随着压力的升高而急剧增大。分析不同温度和转速对泄漏损失的容积效率影响,得到随着轴向间隙的增加,容积效率损失会成倍增加的结论。为减小泄漏量对容积效率的影响,在设计、制造和安装配流盘时应严格控制轴向间隙。

双螺杆真空泵齿顶圆周间隙泄漏模拟计算

在研究螺杆泵各项间隙构成原理的基础上,通过CFX软件对同一级齿顶圆周间隙模型进行模拟计算,分析了流体温度、间隙高度、泄露通道宽度对泄漏量的影响。研究结果表明:流体温度对通过泄漏通道的质量流量影响显著,且排气级气体温度不宜过低;螺杆泵稳定运行时的最大齿顶圆周间隙高度应有一定的限制;在相同条件下泄漏量随泄露通道宽度增加而减小。计算结果对双螺杆真空泵腔内间隙的设计计算和优化提供了模拟计算方法和理论基础,对提高双螺杆真空泵的抽气性能有着积极的意义。

多输出内啮合齿轮泵泄漏与容积效率分析及密封改进

基于多输出内啮合齿轮泵结构特性的分析,总结出齿轮泵的主要泄漏途径。通过建立泄漏的数学计算公式,得出3种工作方式下齿轮泵总泄漏量的一般公式,并对泵的容积效率进行了理论计算,得出多输出内啮合齿轮泵采用内泵单独工作时的容积效率最高,外泵单独工作容积效率最低。改进多输出内啮合齿轮泵的结构来减少泄漏,并进行实验验证。实验表明,泵的容积效率总体变化规律与理论分析一致,即随着泵负载压力的升高,容积效率降低。

径向间隙对转子泵容积效率的影响

探讨间隙尺寸对转子泵容积效率与工作可靠性的影响。基于给定的不同径向间隙,利用动网格技术,对非接触式凸轮转子泵的内部流场进行二维非定常数值模拟研究,获得了不同间隙对凸轮转子泵性能的影响规律。结果表明:在相同进出口压差条件下,随着径向间隙的增加,间隙处泄漏量随之增加,转子泵的容积效率出现明显下降;在相同的间隙下,随着压差的增大,转子泵的容积效率随之减小,但随着压差增大,间隙对容积效率的影响增大。其结果可为转子泵的性能预测和优化提供参考。

使用二级脱盐水时外啮合齿轮泵的径向间隙

基于二级脱盐水水质标准,对二级脱盐水在液压传动中的使用特点进行了分析,研究了使用二级脱盐水时外啮合齿轮泵齿轮径向间隙的确定方法。

轴向柱塞泵偶件间隙对容积效率影响的仿真研究

通过建立柱塞偶件的力学模型,应用缝隙流动理论对柱塞泵偶件在有无侧向力及3种不同配合间隙(0.025mm、0.03mm、0.05mm)的条件下,进行了泄漏量的计算。同时,使用HyPneu仿真软件建立了泄漏测试仿真模型,进行泄漏量的仿真计算。试验测试结果表明:仿真计算与理论计算吻合度为99.5%。根据仿真结果改进后的A10V泵性能优良,泄漏量减少,使用寿命明显提高,效率略高于同类进口产品。

单螺杆气体压缩机工作过程分析与计算

对单螺杆压缩机工作过程进行了分析 ,并根据螺杆和星轮间隙泄漏的特点 ,采用可压缩流体在渐缩喷管中流动模型来模拟气体的泄漏过程 。