内压缩干式螺杆真空泵工作特性数学建模

内压缩螺杆真空泵工作过程中,工作型腔内部同时存在粘滞流、转移流和分子流等多种流态,针对该问题,提出了稳定的操作状态下,等熵压缩的孔径流系数法计算质量流的方法,建立了离散化、漩涡式多级螺杆真空泵工作特性计算模型,解决了内压缩螺杆真空泵抽速与入口压力关系、消耗功率与入口压力关系理论计算问题。分析比较了仿真与试验结果,发现仿真值与试验数据较吻合,理论计算模型计算精度达到预期效果。理论计算模型用于样机试验之前找到最佳的设计参数,为快速开发内压缩螺杆真空泵提供设计方法和技术支撑。     

涡旋真空泵运行工况流场的计算机模拟研究

在相关试验的基础上,通过分析软件ANSYS和C++语言编程对涡旋真空泵工作过程的流场进行了模拟分析,获得了涡旋真空泵运行工况下个月牙形封闭压缩腔内压力场分布和排气口速度场分布情况.相关结果表明,所进行的分析和研究基本上可以反映涡旋真空泵运行过程中流场分布及变化情况,从而为其设计参数及相关因素的确定提供有效的分析手段.     

螺杆真空泵转子实际型线研究

螺杆转子型线作为螺杆真空泵的关键技术之一,始终是学者们的研究重点。纵观目前国内外型线研究现状,螺杆真空泵型线的理论研究颇多,但关于实际型线方面的研究`尚且不足。本文以实际型线作为研究对象,依据装配间隙、螺杆真空泵理论型线设计、理论型线的修正等因素,提出螺杆真空泵转子实际型线的推导方法,并列举一种螺杆真空泵转子实际型线方程,为单头螺杆真空泵实际型线的设计提供了理论依据。     

渐变式螺杆真空泵设计与试验

为了开发高效节能、安全运行的螺杆真空泵,在现有各类内部压缩螺杆真空泵研究的基础之上,提出了一种三段式内部压缩体积渐进式变化的螺杆转子,并使用Hermite插值理论导出了圆柱变螺距螺旋线的参数方程。设计的变螺距螺杆,第一部分是大导程等螺距区域,位于吸气端,其决定了螺杆真空泵的吸气能力;中间是非线性平滑过渡部分,其长度与非线性比率决定了压缩能力;尾部的排气端是小导程等螺距区域,保证了稳定的极限压力。试验证明采用渐变式的螺杆真空泵可以大幅降低驱动功率,工作噪声低,内部工作温度低,运行效果良好。     

干式螺杆真空泵内部泄漏过程建模及分析

准确掌握螺杆真空泵内部泄漏规律是设计高性能螺杆转子的基础。本文基于螺杆真空泵内部简化的泄漏通道几何结构与广泛的狭缝通道流动模型调研,对螺杆真空泵内部涉及分子流、粘滞流、过渡流三种流态及泊肃叶流、库爱特流两种流动方式的泄漏过程进行了建模。基于所构建的泄漏模型搭建了螺杆真空泵内部工作过程模拟程序,分析了极限真空下等螺距螺杆转子的内部泄漏过程。分析结果表明,不同间隙与转速下,齿顶泄漏通道内泊肃叶流动始终为影响转子内泄漏的主要因素,转子尖点啮合处泄漏通道内泊肃叶流动为影响转子外泄漏的主要因素,齿顶与齿间接触线处泄漏通道内库爱特流动因素不可忽略。螺杆真空泵内部气体的主要泄漏路径为:排气侧工作腔内气体首先通过齿顶泊肃叶流动内泄漏至吸气侧工作腔,而后通过转子尖点啮合处外泄漏至吸气腔。     

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。     

螺杆真空泵自平衡螺杆转子优化设计

为了开发能适应恶劣工况、高效节能和安全运行的螺杆真空泵,设计了一种自平衡的内部压缩螺杆转子模型。使用借助Hermite插值理论导出圆柱变螺距螺旋线的参数方程,构建了变螺距设计参数、尾部压缩级数与螺旋角度的变量关系式,建立了自平衡螺杆转子优化设计模型。通过计算,优化转子质量轴向分布,无需在螺杆转子两端和齿顶减重而达到良好的自身动平衡,动平衡试验证明了设计模型的可靠性,为螺杆真空泵的动平衡研究提供了参考依据。     

气冷式直排大气罗茨真空泵及机组的热平衡计算

气冷式罗茨真空泵需要携带泵外换热器，以保证泵在高压差下正常工作而不会产生过热，热平衡计算是泵及机组成功设计的关键，本文对热平衡计算进行了探讨，研究表明，气冷式罗茨真空泵的温升，取决于工作气体本身的性质以及泵排气口压力与进气口压力的比值（即压缩比）。     

低噪声气冷罗茨真空泵ZJQ600/400的研制

本文分析了气冷罗茨真空泵工作过程中产生噪声的主要根源,通过在Pro/engineer环境中三维实体精确建模,设计制做了一种减缓排气口及两侧返冷气口的高压气体对基元容积内低压气体敞开冲击速度的扭叶转子,降低常用前级泵ZJQ600/400气冷罗茨真空泵的主要噪声。     

PVC管材挤出机用双排气式机筒和螺杆的设计研究

38D系列的平行双螺杆挤出机是专门为PVC管材挤出而设计的。该系列在投入使用后发现一个常见的问题,当即将用于挤出的物料没有烘干处理或者物料没有得到均匀搅拌时,挤出的制品表面有气泡、表面不光滑。因为机筒只有一个真空排气口,当真空泵功率增加到4.0kW后也不能100%解决这个问题。于是笔者分析了多个客户的物料配方后,决定对38D系列的机筒和螺杆进行新的设计,机筒增加到2个排气口,螺杆设计成10个区段。一经推出,解决了很多问题,赢得了市场的青睐。该文针对该公司设计开发的双排气式机筒螺杆结构进行介绍,分析其性能优势与市场前景。     

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。     

低比功率宽工作能力的螺杆真空泵设计与试验

为开发能高效适应0.1～100kPa宽工作压力范围，且能兼顾预期极限真空工艺工况的螺杆真空泵，设计了分段式渐进变化螺距螺杆。其第一部分导程由小到大变化，位于吸气端，从第二部分开始导程由大到小渐进变化，该构造确保了螺杆良好的动平衡性，可保证齿面结构完整；前两级导程决定了螺杆真空泵的吸气量，相邻导程比率决定了压缩能力；末端导程螺距变化小，螺杆齿宽大，保证了螺杆的加工性能。试验证明采用分段式渐变螺杆转子的螺杆真空泵，在整个工作压力区域都能保持较大的抽速，并且可依据工作预期优化螺距参数，极大降低了设定工作压力区域的比功率，从而提高抽气效率，大幅降低驱动功率，使泵运行效果良好。     

一种新型消声分离器

真空泵是一种使用比较广泛的设备,由于其排气口所产生的噪声及排气中所含的油雾和其它液体微粒,而使环境受到污染。我厂一台W。型活塞式真空泵,抽气速率为200立方米/小时,该真空泵不仅排气口产生较强的低频噪声,影响人们的健康,而且由于真空系前的低压浓缩设备和多能提取设备冷却分离效果不好,大量酒精微粒(气态)和少量真空泵油油雾从真空泵排气口排出,造成原材料的浪费损失和环境的污染。为消除噪声、分离回收排气中的酒精和油液,我们设计制作了一种新型消声分离器,兼有消声及分离回收两种功能,经半年多的生产使用,效果很好。 一、消声分…     

螺杆真空泵转子热形变分析及转子优化

建立180L/s螺杆真空泵转子温度场有限元模型,得到其温度场和热形变分布情况,结合热形变结果推导出泵腔内各点冷配合间隙。利用分析结果对螺杆真空泵转子形状进行优化设计。分析结果显示:180L/s螺杆真空泵两转子之间间隙应大于0.28mm,泵腔和转子之间间隙应大于0.20mm。结合所述分析结果对转子形状进行优化,优化后的转子可以减少原有22%冷配合间隙,一定程度上降低泵工作过程中返流量。     

喷油式螺杆真空泵的控制系统设计

本文以我公司某款真空泵产品为例,系统阐述了喷油式螺杆真空泵机组的主要结构特点、工作流程,并具体分析了其控制系统的运作原理、功能特点及设计方法,给相关真空泵控制系统的设计提供了有益的借鉴.     

等螺距螺杆真空泵内气体热力过程的研究

选择目前已得到大量应用的、采用等螺距螺杆转子的无油螺杆真空泵作为研究对象,针对其内部的气体输运过程开展热力学研究。基于等螺距螺杆真空泵的结构特点和抽气原理,论文将被抽气体在泵内所经历的输运过程,分解为膨胀吸气、等容输送、绝热压缩和等压排气四个阶段,并详细讨论了各阶段的内在机制。依据气体热力学基本原理,分别对每一个阶段进行了定量分析,推导出每一阶段内气体质量、体积、温度、压力、内能、焓、熵等热力学参数随时间的变化规律公式。以某一指定抽速真空泵为例,计算给出了泵内气体的各个热力学参数随时间变化的数据图表,并讨论了等螺距螺杆泵排气功耗和排气温度随入口压力变化的规律。     

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。     

等螺距螺杆转子车削工艺研究北大核心CSCD

螺杆转子是螺杆真空泵的核心部件。本文提出了一种采用普通数控车床加工等螺距螺杆转子的工艺及间隙设计方法。使用两把普通车刀对螺杆进行加工,根据进给量计算螺杆转子轴截面刀位点坐标值,通过二次车削分别加工螺杆螺旋槽凹、凸两面;采用ANSYS进行螺杆转子热变形有限元分析,得到最大变形量,据此分别进行齿顶圆轴向斜切、凹面切削以满足间隙要求;使用数控车宏程序进行编程,并以刀位点坐标作为变量以简化程序。本研究具有通用性,对不同的转子型线均可使用相同的设计及加工方案。     

等螺距螺杆转子车削工艺研究

螺杆转子是螺杆真空泵的核心部件。本文提出了一种采用普通数控车床加工等螺距螺杆转子的工艺及间隙设计方法。使用两把普通车刀对螺杆进行加工,根据进给量计算螺杆转子轴截面刀位点坐标值,通过二次车削分别加工螺杆螺旋槽凹、凸两面;采用ANSYS进行螺杆转子热变形有限元分析,得到最大变形量,据此分别进行齿顶圆轴向斜切、凹面切削以满足间隙要求;使用数控车宏程序进行编程,并以刀位点坐标作为变量以简化程序。本研究具有通用性,对不同的转子型线均可使用相同的设计及加工方案。     

干式螺杆真空泵转子温度场的有限元分析

利用有限元建立了计算干式螺杆真空泵转子温度场的数值方法，考虑了热传导及转子表面与工作介质的对流换热因素对温度场的影响，采用相似准则方程一迪特斯一玻尔特（Dittus-Boelter）公式计算了对流换热系数。计算结果表明：转子温度场由进气端至排气端近似为线性增长，排气端温度约为120℃。随着转子转速降低，排气端温度迅速降低，当转速在2000r／min以下时，转子由进气端至排气端的温度变化在30℃以下。实验结果验证了上述结论，误差在15％以内。本文的研究工作不仅提供了干式螺杆真空泵转子的温度分布，也为进一步研究转子的热变形，合理确定泵腔内各密封间隙提供了理论与实验依据。