潜油螺杆泵密封特性与举升性能分析

摘要

为了充分认识螺杆泵的密封特性与举升性能,采用数值仿真软件对平面螺杆泵进行接触非线性分析,研究不同腔室压力下压差与接触应力的关系,并结合密封准则求出不同腔室压力下的临界密封压力,绘制出两者间的关系曲线,然后,研究了过盈量和橡胶硬度与临界密封压力之间的关系,给出了不同过盈量和橡胶硬度下的临界密封压力曲线,并采用多项式拟合方法给出临界密封压力与腔室压力之间的关系式。紧接着根据螺杆泵压力传递规律,分析了过盈量和橡胶硬度与螺杆泵扬程之间的定量关系,并研究了举升压力随密封腔数的变化规律。研究结果表明:接触应力随压差的增大而增大,随腔室压力的增大而减小;腔室之间的临界密封压力随腔室压力的增大而较小,且减小的速度逐渐变快,但此规律不受过盈量和橡胶硬度大小的影响;在相同腔室压力下,过盈量和橡胶硬度越大,临界密封压力就越大,螺杆泵的密封性能就越好;螺杆泵的扬程随过盈量的增大而呈线性增大,随橡胶硬度的增大而呈非线性增大;螺杆泵的举升压力随密封腔数的增加而增大,但增速逐渐变缓,最终达到一个最大值,这个最大值就是螺杆泵所能达到的最大举升压力,然后通过螺杆泵水力特性试验验证了结果的合理性。研究结果可为螺杆泵的研发以及实际应用提供借鉴参考。