螺桿泵幾種型線的分析和相關工藝探討

時間：2012-09-25 10:50作者：齒輪泵　點擊： 次

在牛頓流(liu)(liu)體(ti)、非牛頓流(liu)(liu)體(ti)和氣(qi)一液兩相流(liu)(liu)體(ti)輸送中，螺(luo)(luo)(luo)桿(gan)(gan)(gan)(gan)泵(beng)有其獨(du)特的(de)優(you)勢。而應用(yong)最(zui)廣泛的(de)單(dan)、雙和三(san)螺(luo)(luo)(luo)桿(gan)(gan)(gan)(gan)泵(beng)的(de)結構、工作原理截然不(bu)同。從(cong)經濟適(shi)用(yong)角(jiao)度考慮，此(ci)三(san)類螺(luo)(luo)(luo)桿(gan)(gan)(gan)(gan)泵(beng)都有其它(ta)(ta)泵(beng)不(bu)能取代的(de)應用(yong)領域。單(dan)螺(luo)(luo)(luo)桿(gan)(gan)(gan)(gan)泵殖妇(beng)由(you)于(yu)型(xing)(xing)(xing)線簡單(dan)、型(xing)(xing)(xing)面精度要求不(bu)高，可采用(yong)無屑加(jia)工的(de)高效(xiao)工藝，所以(yi)價格低，在其結構及(ji)適(shi)應性(xing)等方面也有諸多優(you)點，在非潤(run)滑(hua)介(jie)質(zhi)、含固(gu)體(ti)介(jie)質(zhi)和腐蝕性(xing)介(jie)質(zhi)的(de)輸送方面獨(du)樹(shu)一幟。目前，國內(nei)生產單(dan)螺(luo)(luo)(luo)桿(gan)(gan)(gan)(gan)泵(beng)的(de)企(qi)業遠多于(yu)生產雙、三(san)螺(luo)(luo)(luo)桿(gan)(gan)(gan)(gan)泵(beng)企(qi)業。單(dan)螺(luo)(luo)(luo)桿(gan)(gan)(gan)(gan)彌械ネ返ヂ莞吮?即1／2型(xing)(xing)(xing)面)占絕大多數，而國際上已逐步推(tui)廣先進的(de)雙頭單(dan)螺(luo)(luo)(luo)桿(gan)(gan)(gan)(gan)泵(beng)(即2／3型(xing)(xing)(xing)面)。本文分析了它(ta)(ta)們的(de)優(you)缺點并探討其工藝途徑和橫(heng)截面型(xing)(xing)(xing)線(各(ge)公式推(tui)導過程從(cong)略)，為(wei)新型(xing)(xing)(xing)線的(de)推(tui)廣和應用(yong)提供參(can)考。

    1型(xing)線(xian)種類(lei)

    靡勾1.1常規型線(xian)(1／2型面橫截面型線(xian)如圖l例(li)所(suo)示，簡稱A型，是(shi)最古老的型線(xian)，由(you)法(fa)國(guo)工程師Myan0首先提(ti)出。轉子(zi)截形為(wei)圓(yuan)(yuan)。其(qi)直徑(jing)D=2a，偏心距e，節距t，單頭(tou)。定子(zi)截形是(shi)兩半(ban)徑(jing)為(wei)a，圓(yuan)(yuan)心相距4e的長圓(yuan)(yuan)。其(qi)參數:節距T=2t，雙頭(tou)。轉子(zi)運(yun)動(dong)軌跡是(shi)轉子(zi)截面重心以e為(wei)半(ban)徑(jing)在2e為(wei)半(ban)徑(jing)的圓(yuan)(yuan)內(nei)滾(gun)動(dong)r即(ji)所(suo)謂卡丹諾圓(yuan)(yuan)問鄹的行星運(yun)動(dong)。轉子(zi)頭(tou)數與定子(zi)頭呻足(tou)數之(zhi)比為(wei)12。

    1.2新型線(2/3型面)

    如前述卡丹諾圓運動，滾動半(ban)徑為1.5e，以e為半(ban)徑的圓上一點運動軌(gui)跡(ji)謂之骨線(圖2的三(san)棱狀內擺線K)。轉(zhuan)子(zi)運動時(shi)，其(qi)對稱軸線49問線段與(yu)骨線共軛(e)，運動過程(cheng)中轉(zhuan)子(zi)外(wai)廓(kuo)的展(zhan)(zhan)成線即為定子(zi)型線。雖運動軌(gui)跡(ji)相同，由(you)于轉(zhuan)子(zi)截形不同，所展(zhan)(zhan)成的定子(zi)型線差異甚大，B型為三(san)瓣花形C型為類三(san)角(jiao)形。其(qi)巾谨節距丁=1.5t，三(san)頭。轉(zhuan)子(zi)頭數與(yu)定子(zi)頭數之比(bi)為23。

    2型線方程(cheng)

&nb砍聊sp;   AB型轉(zhuan)子型線方(fa绑刹ng)(fang)程相同(tong)iC型轉(zhuan)子型線方(fang)(fang)程為類橢圓(yuan)。

    新型(xing)(xing)線定(ding)予方程(cheng)與(yu)骨線相關。B型(xing)(xing)定(ding)子廓形是(shi)以a為半(ban)徑的骨線等距線(侶線)與(yu)以a為半(ban)徑的圓弧(hu)(hu)組(zu)成。侶線方程(cheng)為式(shi)(2)。純圓弧(hu)(hu)段是(shi)圓心不在原點的圓方程(cheng)為式(s踊东hi)(3)。X0和(he)Y0為骨線尖(jian)點坐標。C型(xing)(xing)定(ding)子型(xing)(xing)線方程(cheng)與(yu)B型(xing)(xing)類似，故略。

    3各型面優缺(que)點

    (1)A型

    優點:轉(zhuan)子(zi)和定子(zi)型線簡(jian)單(dan)，生(sheng)產歷史(shi)長，加工(gong)經驗豐富，有(you)高(gao)效(xiao)、經濟的(de)工(gong)藝(yi)方(fang)法。如(ru)轉(zhuan)子(zi)采用連續沖(chong)壓(ya)(ya)工(gong)藝(yi)制(zhi)造空(kong)心螺(luo)桿廠，不僅高(gao)效(xiao)、省(sheng)材，而(e穗茎墓篇r)且可提高(gao)泵(beng)的(de)效(xiao)率和壽命。通(tong)常，定子(zi)多采用模具加工(gong)的(de)橡(xiang)膠制(zhi)品(pin)。然而(er)在高(gao)壓(ya)(ya)情況，因(yin)橡(xiang)膠受壓(ya)(ya)變形(xing)，使介質回流，泵(beng)效(xiao)率急劇(ju)下降，有(you)的(de)高(gao)壓(ya)(ya)泵(beng)效(xiao)率僅l.0%左(zuo)右。解決此問(wen)題，剛性(xing)套(tao)是一個有(you)效(xiao)途徑。因(yin)A型定子(zi)型線簡(jian)單(dan)，使其剛性(xing)套(tao)的(de)制(zhi)造較(jiao)容易

 晦款;   缺點：由于轉(zhuan)子和定子接觸面的相對運(yun)動并非純滾動，尤其在(zai)定子兩直線段(duan)滑動速率較大，易磨損(sun)。

    2：2／3型

    同參(can)數情況下(xia)，2／3型較(jiao)A型流量(liang)大，因而同流量(liang)時體積較(jiao)小。例如(ru)..e=0.2cm，D亍(拭灌chu)1.75cm，理論(lun)流量(liang)Q(m/r):

    A型:Q=1.36T

    B型Q=1.612T

    C型Q=1.6041T

    同參數招蠕情況下，B型理論流量(liang)較A型大2πe2值,C型流量(碎客liang)略小于B型。

    轉(zhuan)子是雙(shuang)頭，因而其重心偏(pian)移率是A型的一半。從而可(ke)(ke)允許較(jiao)高(gao)(gao)的轉(zhuan)速，且噪(zao)聲較(jiao)小旦汤。每轉(zhuan)的腔(qiang)室由2x3代(dai)替1x2，使泵脈動降低(di)較(jiao)多。腔(qiang)室的增加也(ye)使滑動速率較(jiao)大的區問瞬時速度比A型低(di)，由此可(ke)(ke)減少(shao)磨損，提高(gao)(gao)壽命。此外，新型面密封(feng)性(xing)強(qiang)，可(ke)(ke)提高(gao)(gao)容積效率。

  劫扒;  在新型線(xian)(xian)中，由(you)于B型定子型線(xian)(xian)是由(you)非連續方程(cheng)曲(qu)線(xian)(xian)展成，廓形存在6個(ge)硬過渡點(，骨線(xian)(xian)侶線(xian)(xian)與尖(jian)點圓弧過度處)，顯然對運轉壽(shou)命有所影(ying)響。然而伟铸C型定子廓形是由(you)連續方程(cheng)曲(qu)線(xian)(xian)展成，故(gu)無此現象。

    綜合(he)分析，目前我國宜推廣(guang)C型(xing)泵。據悉，C型(xing)在(zai)一些(xie)國家已商(sh勒傅ang)品化，如德(de)國阿(a)爾維勒AG公司推出的AED炫环系列等泵。

  4工藝探(tan)討.

    A型(xing)(xing)轉(zhua铁狸n)子工藝較(jiao)成(cheng)(cheng)熟，可采用(yong)成(cheng)(cheng)形車、靠模(mo)車、旋風銑(xian)、連續沖壓等(deng)方法。連匕根續沖壓成(cheng)(cheng)型(xing)(xing)目(mu)前是(shi)A型(xing)(xing)轉(zhuan)子最(zui)佳生產(chan)方式之一。

    國外采用(yong)多軸(zhou)腔機(ji)床(chuang)加(jia)工(gong)2／3型(xing)轉子，成(cheng)本(ben)較高(gao)。國內(nei)已有單(dan)(dan)位(wei)引進其加(jia)工(gong)機(ji)床(chuang)，如WEIN-GARTNER公司的(de)(de)(de)(de)(de)VARID型(xing)五(wu)軸(zhou)數控銑(xian)床(chuang)，可(ke)加(jia)工(gong)很(hen)多種(zhong)類(lei)螺(luo)桿(gan)的(de)(de)(de)(de)(de)精(jing)密型(xing)面以及單(dan)(dan)螺(luo)桿(gan)泵(beng)(beng)的(de)(de)(de)(de)(de)轉子、模(mo)芯和(he)剛性套。但(dan)單(dan)(dan)螺(luo)桿(gan)泵(beng)(beng)結構特點廠多為硬(ying)轉子、軟定動是(shi)屬于耙蔑型(xing)面復雜(za)并非精(jing)密(相對(dui)雙、三螺(luo)桿(gan)泵(beng)(beng)而言)的(de)(de)(de)(de)(de)產(chan)(chan)品，因(yin)此如僅將其作(zuo)(zuo)為加(jia)工(gong)單(dan)(dan)螺(luo)桿(gan)泵(be番川ng)(beng)的(de)(de)(de)(de)(de)專(zhuan)用(yong)機(ji)床(chuang)，則(ze)顯然功能過剩。況且該(gai)型(xing)中等規格設(she)(she)備，價位(wei)約(yue)1000萬元，也是(shi)值得考慮的(de)(de)(de)(de)(de)問題(ti)。據作(zuo)(zuo)者(zhe)(zhe)經驗分析，樣機(ji)或小批生產(chan)(chan)用(yong)帶靠模(mo)裝置的(de)(de)(de)(de)(de)普通機(ji)床(chuang)即能完成(cheng),若大批生產(chan)(chan)，在現(xian)有A型(xing)轉子加(jia)工(gong)機(ji)床(chuang)上安裝仿型(xing)銑(xian)頭，作(zuo)(zuo)者(zhe)(zhe)已完成(cheng)結構設(she)(she)訓即可(ke)勝(sheng)任。

    A型(xing)橡膠定(ding)子模芯加工(gong)(gong)可采用車、銑、磨等多種方(fang)法(fa)，各廠對此已有豐(feng)富(fu)經驗。新(xin)型(xing)線(xian)模芯的(de)工(gong)(gong)藝方(fang)法(fa)與A型(xing)類同。關鍵(jian)是要有正確(que)的(de)型(xing)線(xian)坐標信(xin)線(xian)性(xing)或非線(xian)性(xing)收縮的(de)補償匐。A型(xing)剛性(xing)套的(de)加工(gong)(gong鹦房)用普(pu)通萬能機(ji)床即可,2／3型(xing)剛性(xing)套加工(gong)(gong)則需極昂(ang)貴(gui)的(de)設備。

    5CAD型線(xian)設計實例

    本文(丽垦wen)用類(lei)似(si)三螺桿泵型線改進(jin)所用的軌跡法(fa)進(jin)行編程。該方(fang)法(fa)簡(jian)單可靠(kao)，無需建立包(bao)絡(luo)方(fang)程，該程序(xu)已用于雙、三螺桿泵的型線設計(ji)。

    程(cheng桥庵)序為模塊(kuai)化(hua)設計，將其(qi)以程(cheng)序包納入刀(dao)具(ju)設計軟件后，不僅(jin)可計算(suan)單(dan)螺桿泵轉子、定(ding)子的(de)(de)端、軸、法截面(mian)，還(huan)可計算(suan)轉子、定(ding)子模芯的(de)(de)成形車、銑(xian)、滾(gun)、磨(mo)(mo)等刀(dao)具(ju)型線(xian)以及(ji)該(gai)刀(dao)具(ju)的(de)(de)鏟磨(mo)(mo)砂輪工藝參數。程(cheng)序還(huan)具(ju)有各類橡膠(jiao)模芯收縮量的(de)(de)補償功能，為單(dan)螺桿泵新舊型線(xian)的(de)(de)研究(jiu)和生產提供了方便(bian)。

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