双螺旋转子关键技术基础理论研究

摘要

双螺旋转子是双螺杆泵和螺杆压缩机的核心部件，两转子互相啮合，由一对同步齿轮带动。转子的啮合要求是既不发生齿面干涉，又能形成相互独立且封闭的齿间容积，从而实现吸气、压缩和排气。所以，共轭的螺杆螺旋型面的接触线在螺杆螺旋横截面上投影要连续，从而在理论上接触线能将相邻的螺旋槽有效的隔开。满足此要求的双螺旋转子才是可用的转子。由此可见双螺旋转子的型线设计是双螺杆泵和螺杆压缩机研发的关键技术，也是研究的热点和难点。
　　本文以两种双螺旋转子为研究对象，一种是双螺杆泵使用的单头等螺距螺杆转子;另一种是螺杆压缩机使用的由单边不对称摆线-销齿圆弧型线组成的转子。文章对这两种典型型线经行了多项关键技术基础理论研究。包含以下几点:1）研究了如何设计螺旋转子的型线，并验证螺杆转子型线的正确性。2）深入分析了双螺旋转子型线要素如接触线、泄漏三角形、齿间容积等。3）用Matlab编程推导并计算了接触线方程与长度，泄漏三角形方程与面积，且用Matlab GUI编写了一个人机互动界面，借此可方便的计算任意转子的几何特性。4）用SolidWorks设计出满足要求的转子模型，针对设计出来的双螺杆泵转子，用UG加工软件进行模拟加工，确定其可加工性。5）并用SolidWorks对双螺杆泵转子进行动平衡分析，设计出满足动平衡要求的螺杆转子。6）以流体力学为基础理论分析了双螺杆泵齿间容积间泄漏量与内部压力分布规律，计算出转子间隙与泵极限真空度的关系，为双螺杆泵的预留间隙的设定提供了理论依据。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景

1．1．1 双螺旋转子设备的特点

1．1．2 双螺杆泵的工作原理

1．1．3 螺杆压缩机的工作原理

1．2 双螺旋转子国内外研究现状

1．2．1 转子型线设计

1．2．2 转子加工

1．3 课题研究的主要内容和意义

1．3．1 主要研究内容

1．3．2 课题研究意义

第二章 螺旋转子的型线设计

2．1 转子型线要素

2．2 转子型线设计原则

2．3 型线方程的理论基础

2．3．1 坐标系建立及坐标变换

2．3．2 齿曲线及其共轭曲线

2．3．3 共轭曲线的啮合线方程

2．4 单边不对称摆线-销齿圆弧型线

2．5 本章小结

第三章 转子的几何特性计算

3．1 转子螺旋齿面

3．1．1 螺旋齿面方程

3．1．2 转子几何参数间的基本关系

3．2 接触线

3．2．1 接触线方程

3．2．2 接触线计算

3．3 泄漏三角形

3．4 齿间面积和面积利用系数

3．4．1 齿间面积

3．4．2 面积利用系数

3．4．3 转子体积和表面积

3．5 齿间容积及其变化过程

3．5．1 齿间容积

3．5．2 齿间容积的变化

3．6 扭角系数及内容积比

3．6．1 扭角系数

3．6．2 内容积比

3．7 转子几何特性的MATLAB GUI设计

3．7．1 MATLAB GUI简介

3．7．2 MATLAB编程计算转子的几何特性

3．7．3 MATLAB GUI的设计

3．8 本章小结

第四章 转子的加工及其动平衡设计

4．1 UG／CAM简介

4．2 双螺杆泵转子的CAM加工

4．3 双螺杆泵转子的动平衡

4．3．1 转子的不平衡及其危害

4．3．2 刚性转子的动平衡

4．3．3 动平衡原理

4．3．4 转动惯量和惯性积

4．3．5 双螺杆泵转子的动平衡设计

4．4 本章小结

第五章 螺杆泵齿间容积间泄漏量和内部压力的计算

5．1 泄漏通道长度的计算

5．1．1 双螺杆泵转子的接触线

5．1．2 齿顶圆周间隙的长度

5．2 计算泄漏通道的体积流量

5．2．1 压力流

5．2．2 剪切流

5．3 双螺杆泵齿间容积间泄漏量的公式推导

5．4 计算泄漏量和内部压力的具体宴例分析

5．5 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文