螺杆真空泵返流特性的研究

以单头等螺距内凹转子双螺杆真空泵为研究对象,对螺杆真空泵工作时转子与泵腔、转子与转子之间气体的流动状态进行研究,将周向返流简化为两平面平板之间库埃特流动与泊肃叶流动,径向和齿侧返流简化为薄壁孔流动,建立了螺杆真空泵转子周向、径向和齿侧返流量计算的理论数学模型。计算分析了不同间隙值以及螺杆转子参数对螺杆真空泵返流量的影响,得到螺杆真空泵返流量随着螺杆渐开线基圆半径、大径、小径、和导程变化的规律。研究结果表明:周向间隙的增加使得返流量显著增加;在理论抽速给定的条件下,小径大径比为0.63时,返流量最小。     

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。     

基于数值计算方法的双螺杆真空泵气体输运过程研究

基于双螺杆真空泵气体输运的特点,将泵腔内级间的泄漏通道简化为不同类型的真空管路,采用相邻级间的平均压强确定不同压强下级间泄漏气体的流态,计算得到级间泄漏的质量流量。根据质量守恒定律,建立了双螺杆真空泵气体输运过程的数学模型。以渐开线型端面的等螺距螺杆真空泵为研究对象,计算分析了泵从大气压到极限真空的整个抽气过程。对不同入口压强下的级间泄漏量与抽速进行了研究,研究表明:不同的泄漏通道对级间泄漏的影响有所不同。在排气端,齿顶圆与泵腔内壁之间的泄漏通道对级间泄漏的影响较大;在吸气端,两转子齿顶齿根面之间、斜齿面之间以及凹齿面之间这三种泄漏通道对级间泄漏的影响较大。     

双螺杆真空泵新型椭圆弧修正正弦螺旋线螺杆转子设计与模拟北大核心CSCD

螺杆转子的几何性能直接决定双螺杆真空泵的工作性能。针对现有的螺杆转子存在空间接触线长,泄漏三角形面积大的问题,建立正弦螺旋线和椭圆弧及其共轭曲线的啮合模型,设计了一种新型正弦螺旋线-椭圆弧转子,并推导了其型线方程;通过对螺杆转子几何特性的分析和工作过程的数值模拟,比较了传统螺杆转子和新型转子的不同。结果表明:所提出的新型转子接触线长度缩短了2.54%,泄漏三角形面积减小了27.77%,且齿顶泄漏深度明显小于现有转子,具有更好的密封性能,显著提高了双螺杆真空泵的工作性能,对于改善双螺杆真空泵泄漏具有重要的理论意义和实际工程价值。     

螺杆真空泵内气体热力过程的解析计算与实验研究

本文提出了一个描述螺杆真空泵内气体级间返流泄漏量沿程分布的简化模型,基于此模型对螺杆真空泵内的气体热力过程进行深度分析,解析计算了抽气过程的吸气、压缩、输运、反冲和排气各阶段气体热力学参数随时间的变化关系。同时,组建了专门的实验测试台,并制作了采用三段式螺杆转子、泵腔侧壁带有5个压力测试孔的专用测试样泵;通过实际测试极限真空状态下的螺杆泵内沿程气体压力,间接验证了返流泄漏模型和热力学计算的正确性。     

滚动转子式压缩机间隙泄漏模拟分析

滚动转子式压缩机的泄漏间隙在运行过程中因磨损会逐渐变大,进而影响压缩机的泄漏和性能。本文根据滚动转子式压缩机零部件运动和间隙中流动的特点,建立压缩机间隙泄漏模型,计算并分析制冷剂、间隙值、压比、转速等因素对滚动转子式压缩机泄漏量的影响。结果表明：在相同条件下,径向间隙泄漏量最大,占总泄漏量的65.1%～88.4%,其次为轴向间隙;在R32,R410A,R22,R290和R134a这5种制冷剂中,R32和R410A的平均总泄漏量较大。研究结果可为降低泄漏损失、提升容积效率提供参考。     

YZ-300型余摆线真空泵齿侧间隙C_n的确定

余摆线真空泵泵腔与转子型线的形成,是由固定在泵体上的小齿轮和转子上的内齿围相互无侧隙啮合而成。实际上,泵在运转工作时,考虑温升和齿侧间隙间的润滑,内齿圈和小齿轮齿面间必须留有一定的齿侧间隙。此侧隙由图1不难看出,会影响转子与泵腔型线间的相互啮合,即影响两者运转时彼此正确的相对位置。 泵在运转后,一转子相对于泵腔在一周360°范围内停止在任何位置均有可能,图示为任一位置,泵再次起动在Cn这一瞬间,内齿圈并非与个齿轮利用齿面啮合转动,而是围绕其本身中心O2转动一角度β,此时与内齿圈配装在一起的转子上一点A'亦同时围绕O2…     

空调用滚动转子式压缩机内制冷剂泄漏的研究

滚动转子式压缩机内制冷剂泄漏,主要是以溶于润滑油的形式来进行的,通过润滑油流动模型来模拟计算制冷剂的泄漏量。计算结果表明：径向间隙的泄漏量最大,其次是转子通向吸气腔的轴向端面间隙的泄漏量。通过变间隙的性能试验来间接验证泄漏对滚动转子式压缩机的影响。因此合理地设计泄漏间隙值,可以有效地降低滚动转子式压缩机的泄漏损失。     

高形转子基于渐开线齿廓的型线构造方法研究

为进一步提升渐开线转子的最大形状系数以实现泵的轻量化和降低径向泄漏。基于渐开线齿廓的构造方法, 提出了具有渐开线齿廓的转子型线。先后构建了高形转子的渐开线型线方程, 给出了其最大形状系数的计算方法, 分析了转子间的型线干涉与改善。结果表明:顶圆弧能有效降低径向泄漏, 提高泵的容积效率;0°~5°齿顶半角下的最大形状系数提升了2叶下的9.3%~4.3%, 3叶下的13%~6.2%, 4叶下的13.9%~5.8%;峰渐开线型线包括过渡用和共轭用两部分, 过渡段与配对转子的型线基点存在干涉;替代的凹圆弧型线段既可避免型线干涉, 也利于缓解转子系统的动不平衡, 且加工简单。     

考虑多间隙耦合关系的齿轮系统非线性动力学分析

建立了一种新的考虑径向间隙与动态齿侧间隙耦合的齿轮转子系统动力学模型,分析了径向间隙与齿侧间隙的耦合关系及其对系统动力学特性的影响。在系统动力学模型中,建立了考虑径向间隙的接触碰撞模型;通过推导齿轮中心距与齿侧间隙之间的函数关系,建立了考虑动态齿侧间隙的齿轮扭转振动模型。进而利用该模型对多间隙齿轮系统的动力学特性进行分析。给出了一对直齿轮副的数值仿真结果,分别分析了径向间隙大小和齿侧间隙大小对齿轮系统动力学特性的影响规律,分析结果对含间隙齿轮转子系统的研究具有重要的理论与工程价值。     

双螺杆真空泵腔内间隙的模拟计算

采用有限元热-力直接耦合的方法,通过加载第一、三类热边界条件以及力、位移边界条件对转子进行数值模拟,得出了两转子温度场分布和变形情况。结果表明,转子径向变形在各级之间是不同的。因此本文对泵腔内间隙做出了详尽的要求,并进行了计算。计算结果为双螺杆真空泵腔内间隙的确定提供了理论依据。     

多级罗茨干泵泵内传热与变形的计算和实验研究

间隙设计是多级罗茨干泵设计的重要参数之一。在多级罗茨干泵运转时,间隙受转子和泵腔热变形的影响较大。本文通过分析了多级罗茨干泵内部的传热过程,建立了工作过程的传热模型。通过接触式和非接触式测温方法,对多点温度进行了测量,获得了热载荷的边界条件。基于ANSYS软件,对泵体及转子轴在稳定运转时的温度场进行了分析,并采用热-结构耦合分析对其热变形进行了计算,得到转子轴和泵腔的热变形量,并绘制了变形云图和曲线。通过上述方法得到的热变形数据,为确定间隙提供了参考,并为进一步计算干泵在运行时的间隙泄漏量提供了计算依据。     

变距螺杆真空泵轴功率影响因素研究

建立了变距螺杆真空泵吸气、排气、压缩和返流过程分参量功率计算模型和所需轴功率计算模型,采用瞬时稳态流场数值模拟方法进行变距螺杆真空泵转子几何参数、周向间隙、转速和泵入口压力等参量对功率的影响分析,并与所建模型的计算结果进行了对比.结果表明,在所研究的样品参数设计范围内,转子齿顶圆、齿根圆直径从大到小同步改变,导程同时由...     

考虑多间隙的齿轮柔性转子耦合系统非线性动力学分析

考虑齿侧间隙、轴承径向间隙,推导时变啮合刚度和时变轴承刚度,使用有限元法建立质量、刚度、阻尼矩阵并使用整体法组装,建立能够适用于复杂载荷的齿轮滚动轴承柔性转子系统非线性动力学模型。使用FPA修正法确定求解周期,采用Runge-Kutta法、Newton-Raphson法对非线性动力学方程组求解,求解最大Lyapunov指数判断系统的动力学行为。对动力学方程进行数值仿真,研究转速、齿侧间隙、转轴刚度、轴承径向间隙等参数对非线性动力学行为的影响。研究结果表明,随着齿侧间隙增大,齿轮系统会出现脱齿和挤齿现象,临界转速附近由拟周期运动进入混沌运动。随着转轴刚度降低,弯扭耦合振动临界转速减小,脱齿、挤齿和冲击现象逐渐减轻。随着径向间隙增大,轴承的非线性振动对系统的影响逐渐增大,轴承变刚度激励的幅值增大。     

共轭转子的顶径对泵容积效率最大化的影响分析北大核心CSCD

为阐述共轭转子的形状尺寸对泵容积效率的影响机理与规律。以最普遍的3叶圆弧转子为例,由"圆柱-平面"等效的缝隙泄漏与当量曲率半径的负相关性,取当量曲率半径为缝隙泄漏的替代研究对象,分析转子尺寸之形状系数、节径对容积利用率、三大内泄漏率的定量、定性影响效果。结果表明:形状系数越大,容积利用率越大,节径的影响可忽略;形状系数越大,共轭泄漏越小,径向泄漏缓慢增加;节径越大,三大内泄漏越小。得出转子的顶径越大,泵的容积效率越高的重要结论,研究内容为最终建立转子泵的内泄漏率或容积效率的计算模型,提供理论依据。     

共轭转子的顶径对泵容积效率最大化的影响分析

为阐述共轭转子的形状尺寸对泵容积效率的影响机理与规律。以最普遍的3叶圆弧转子为例,由"圆柱-平面"等效的缝隙泄漏与当量曲率半径的负相关性,取当量曲率半径为缝隙泄漏的替代研究对象,分析转子尺寸之形状系数、节径对容积利用率、三大内泄漏率的定量、定性影响效果。结果表明:形状系数越大,容积利用率越大,节径的影响可忽略;形状系数越大,共轭泄漏越小,径向泄漏缓慢增加;节径越大,三大内泄漏越小。得出转子的顶径越大,泵的容积效率越高的重要结论,研究内容为最终建立转子泵的内泄漏率或容积效率的计算模型,提供理论依据。     

双螺杆真空泵工作过程中容积及气体状态变化分析

以常见单头等螺距凹齿双螺杆真空泵的齿间容积变化为基础,对工作过程中气体状态的变化进行了总结,对螺杆真空泵的排气口的设计给出了一种方法。建立了一种基于热力学原理的数学模型,对其中的压缩过程进行了计算,并做了验算。本文可为研究螺杆真空泵转子及排气口的设计提供借鉴,为螺杆真空泵工作过程的热力学计算提供参考。     

转子径长比对凸轮泵性能影响的数值模拟与试验

为了揭示径长比对凸轮泵性能参数的影响规律,建立不同径长比与凸轮泵特性曲线之间的定量关系,并获得轴系径向载荷分布特性,从而为凸轮泵轴系强度计算提供依据。基于FLUENT动网格技术和RNG k-ε湍流模型对凸轮泵进行三维瞬态流场数值计算,比较了6种不同径长比凸轮泵的流量特性。结果表明:径长比对凸轮泵性能有显著的影响,随着转子径长比的逐渐增大,凸轮泵出口流量脉动呈逐渐下降的趋势,且出口流量值先增大后减小;转子所受径向力的大小和方向均随转子转动呈周期性变化,且大小随径长比的增大而减小,随泵出口压力的增大而增大。数值计算表明当转子径长比α取值为0.7~1.3时,泵出口平均流量达到峰值区,同时泵出口流量脉动幅值最低,转子受力较好。研究结论为凸轮泵转子径长比的选择提供了理论依据。     

基于均质两相流的滚动转子压缩机径向泄漏预测模型

针对滚动转子压缩机径向间隙内的油-氟混合物流动,由混合物中制冷剂的"析出"过程出发,通过引入可变溶解度的概念,提出了径向间隙油-氟混合物流动的两相流模型。该模型将流动区划分为单相区和两相区,并采用均质模型模拟混合物流动状态。根据混合质量流率和制冷剂质量分数的变化情况,建立了适应于各种工况下的制冷剂泄漏量预测方程,预测了制冷剂径向泄漏量。对最小缝隙为10-50μm的径向间隙制冷剂泄漏量进行了计算验证,并对工作状态下压缩机各转角对应的泄漏量进行了预测,与公开文献对比表明模型具有较高的准确度。     

双螺杆真空泵变截面锥形螺杆转子的构建与几何性能研究

为提高等截面螺杆转子的内容积比,本文提出了一种新型变截面螺杆转子的构建方法,进而构建了变截面锥形螺杆转子.研究了几何参数对所提出的锥形螺杆转子性能的影响,并与传统的等截面螺杆转子进行对比.结果表明:所提出的变截面锥形螺杆转子具有更大的进气容积和更小的排气容积,提高了内容积比,同时齿厚分布更加合理,实现了气体压力升高方向...