偏心蠕动式转子泵关键技术研究

摘要

转子泵属于回转式容积泵，自吸能力强，输送介质粘度范围广。本文提出了一种创新型专利转子泵（专利申请号：200910154895.3）-偏心蠕动式转子泵。根据其结构原理，分析了该泵的性能特性；借助COSMOSMotion虚拟样机技术对偏心蠕动机构进行了运动仿真；同时，应用ANSYS软件对该泵最关键水力部件-转子进行了有限元分析，将为该泵设计计算及关键零部件强度、刚度分析提供相关理论公式及技术支撑。本文主要研究工作如下：
　　 1.提出了一种结构紧凑，体积小，重量轻，便于携带及移动的单转子双作用新型转子泵-ZP-1.5/1.0型偏心蠕动式转子泵。研究表明：该泵液力端采用的偏心蠕动机构，结构创新性强，无闭死容积，运行平稳、可靠。
　　 2.性能特性的研究。根据该转子泵的结构特征，阐述了其工作原理；建立了瞬时流量计算的简化模型，采用数学解析法推导了ZP-1.5/1.0偏心蠕动式转子泵的平均流量公式和瞬时流量公式，拟合了瞬时流量曲线。
　　 3.虚拟样机运动仿真分析。借助COSMOSMotion虚拟样机仿真软件对偏心蠕动机构进行运动仿真，验证了该机构运动可行性，得到了机构的运动规律和关键零部件间的作用力、力矩，可为偏心蠕动式转子泵设计提供参考。
　　 4.转子有限元分析。根据运行工况分析偏心蠕动式转子泵转子的约束情况，结合虚拟样机仿真分析数据，应用ANSYS有限元分析软件对转子进行了强度、刚度、模态的计算，同时对转子应力-应变规律、固有频率、临界转速进行了分析。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪 论

1.1 课题来源

1.2 转子泵研究现状

1.2.1 概述

1.2.2 国内外研究现状

1.3 研究目标及内容

1.3.1 研究目标

1.3.2 研究内容

第2章 工作原理及流量特性

2.1 结构特征

2.2 工作原理

2.3 性能特性曲线

2.4 流量计算

2.4.1 平均流量计算

2.4.2 瞬时流量计算

2.5 本章小结

第3章 基于COSMOSMotion偏心蠕动机构运动仿真分析

3.1 虚拟样机仿真研究

3.1.1 虚拟样机技术介绍

3.1.2 刚体多体动力学基本原理

3.1.3 柔性多体动力学基本原理

3.2 COSMOSMotion软件介绍

3.3 偏心蠕动机构运动仿真

3.3.1 建立偏心蠕动机构的虚拟样机

3.3.2 定义仿真参数

3.3.3 运行仿真求解

3.3.4 运动仿真结果分析

3.3 本章小结

第4章 基于ANSYS软件对转子有限元分析

4.1 ANSYS有限元软件介绍

4.1.1 有限元基本理论

4.1.2 ANSYS软件介绍

4.2 转子结构静力学分析

4.2.1 有限元模型

4.2.2 载荷及约束施加

4.2.3 后处理结果

4.2.4 后处理结果

4.3 转子模态分析

4.3.1 模态分析法概述

4.3.2 模态分析理论

4.3.3 ANSYS模态分析的主要步骤

4.3.4 临界转速

4.3.5 转子模态分析

4.4 本章小结

第5章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间参加的科研项目和成果