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。     

螺杆真空泵转子-泵腔系统热变形分析

以等螺距螺杆真空泵为研究对象,对工作状态下泵腔内各点间隙变化进行研究。建立了工作状态下主动、从动转子和泵腔温度场有限元模型,通过分析得到转子-泵腔系统的温度场和热变形分布情况,并绘制了工作状态下泵腔内各点间隙变化的曲线图。研究结果表明:转子轴向存在较大温差,泵腔相对于转子温度较低。工作状态下泵腔内各处间隙存在较大差异。进气端间隙较大,各点间隙在0.23~0.3mm之间;排气端间隙较小,各点间隙在0.11至0.15mm之间。     

考虑挠度的宽温域陶瓷轴承转子系统动态特性分析

宽温域下陶瓷轴承外圈与轴承座之间配合间隙发生变化,同时转子质量对轴特别是细长轴会产生挠度影响,导致轴与轴承接触处力的边界条件发生变化,对轴承性能有很大影响。建立一种考虑挠度变化对宽温域内轴承转子系统影响的动力学模型,将轴承座与陶瓷轴承的热变形分别计算,并将不同温度下配合间隙作为边界条件,最后引入挠度因素改变轴与轴承接触处力的边界条件,来对全陶瓷球轴承动态特性进行求解。考虑轴承工作温度以及转轴挠度变化,对全陶瓷球轴承外圈振动情况展开参数化研究,并结合试验手段对模型精度加以验证。结果表明,挠度的产生使宽温域内全陶瓷轴承径向竖直正方向振动幅值减小,导致系统运行不稳定。研究结果对全陶瓷轴承动力学分析提供参考,并为提高陶瓷轴承转子系统稳定性提供理论依据。     

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。     

变螺距螺杆真空泵转子温度场和热变形的有限元分析

以变螺距螺杆真空泵转子为研究对象,建立主动转子的三维有限元分析模型,对转子在热载荷作用下的温度场和热变形进行有限元分析。计算得到每一级的当量温度和对流换热系数,确定变螺距转子热边界条件,对螺杆转子的温度场分布进行模拟分析,得出转子的温度分布规律,并进一步对转子的热变形进行研究。研究结果表明:变螺距转子温度场和热变形分布均匀,最高温度为146.97℃,最低温度为68.30℃,轴向形变量最大值为0.41168 mm,径向形变量最大值为0.17245mm,为变螺距螺杆真空泵的设计提供了理论依据。     

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。     

复合分子泵转子离心变形与热变形的有限元分析

本文利用有限元分析软件ANSYS12.0对复合分子泵转子的离心变形与热变形进行了分析。通过施加惯性载荷和温度载荷,得到转子的离心变形与热变形。对不同载荷下分析结果的比较,了解了惯性载荷与温度载荷对分子泵转子变形影响大小。通过分析结果可直观了解分子泵在高速运转过程中转子变形情况,对分子泵设计时工作间隙的选取有重要的参考意义。     

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。     

温变配合间隙对全陶瓷球轴承-转子系统动态特性影响分析

针对全陶瓷球轴承热变形小,在宽温域下轴承外圈与轴承座之间配合间隙变化较大的特点,建立了考虑温变配合间隙的全陶瓷球轴承-轴承座动力学模型.将轴承座与轴承外圈受热变形分别计算,并将不同温度下配合间隙作为边界条件对全陶瓷球轴承动态特性进行求解.以轴承工作温度、工作转速、初始配合间隙为变量对全陶瓷球轴承外圈振动情况展开参数化研...     

汽轮机叶顶汽封泄漏涡对汽流激振力的影响

汽轮机叶顶间隙汽流激振力严重影响转子的稳定运行。采用SST k-ω模型,基于有限体积法对带有叶顶汽封的汽轮机高压缸第一压力级整周模型进行数值计算,着重分析了不同条件下叶顶汽封内泄漏涡的流动特性及其对汽流激振力的影响。结果表明:泄漏流在汽封出口腔室内部形成了腔室涡和回流涡,回流涡的旋转方向与腔室涡相反;随着间隙的变大,汽封内部腔室涡的涡线由完整的涡线变为扭曲的涡线;大间隙条件下,汽封内部腔室涡发生变化,上部小间隙处涡心向下游迁移、下部大间隙处涡心向上游迁移;涡心位置的变化使得叶顶围带受到的汽流激振力值增大76%,角度增大19.6%。     

一种单螺旋转子型线及其热变形研究

微型化和集成化是当前干式真空泵发展的重要趋势,高真空干泵正是具有代表性的一种新型干泵。本文对高真空干泵的螺旋级转子进行了研究,对组成螺旋级转子的外螺线、内螺线、母线的型线方程分别进行了方程推导和几何建模,利用有限元分析的方法,对转子受热所产生的温度场,结构场进行了耦合计算,研究了转子热变形结果对型线设计和间隙设置的影响,得到影响高真空干泵性能的参数调节机制,为高真空干泵的设计提供了理论依据和指导。     

转子热致振动现象的瞬态响应特性研究

针对燃气轮机转子在启停暂态及变工况下的振动过大问题,建立了转子瞬态动力学特性理论分析模型,基于转子热变形现象将转子热变形等效为弯曲激励力,分析了转子在热变形激励下快速启动过程的瞬态响应特性、热变形与不平衡耦合激励下的转子在不同启动过程中的瞬态动力学特性,以及热变形随启动过程衰减的转子瞬态动力学特性,研究成果为燃气轮机转子热致振动特性研究提供理论依据与基础。     

余摆线真空泵压缩比与力分析及摆动式密封条

一、序言 在余摆线真空泵与罗茨泵型线分析一文中(真空3期,1978),笔者推导了转子在水平位置上的泵腔极大面积公式。转子在任意位置上的泵腔面积公式,直到1977年才推导出来。有了这个公式,就可以求得转子在任意位置上的压缩比。从而求得泵腔内压强、算出腔内气体对转子施加的总外力。这使余摆线真空泵的力分析可以准确的进行。 这部分材料包括余摆线真空泵的压缩比计算与力分析。并将固定式密封条改为摆动式密封条。这使余摆线真空泵能直接采用理论型线。减少制造上的麻烦。已于1978年,在东工75真空班毕业设计中试用过。 今刊出。供同志们参…     

迷宫密封的两控制体模型与动力特性研究

提出了迷宫密封腔两控制体模型的理论计算方法，从流体力学基本方程出发，经逐腔计算，获得各腔内的压力分布反映气流对转子激振力的动力特性系数，实验结果与理论计算具有较好的一致性，为高参数的透平压缩机械转子稳定性评价提供了重要的理论依据。     

气流激振对球轴承涡轮增压器转子动力学特性的影响

车用球轴承涡轮增压器气流激振力包括密封流体激振力和叶顶间隙气流激振力。针对某型号车用球轴承涡轮增压器,分别应用Black模型和Alford模型,计算得到密封流体激振力和叶顶间隙气流激振力。将计算结果代入模型进行仿真计算,得到密封流体激振力和叶顶间隙气流激振力对增压器转子系统临界转速、稳定性、不平衡响应的影响规律。分别与临界转速实验结果、与未添加叶顶间隙气流激振力模型计算结果、未添加密封流体激振力和叶顶间隙气流激振力的计算结果进行对比分析,结果表明:密封流体激振力增加系统阻尼,降低球轴承涡轮增压器转子系统的振幅,提升系统的稳定性;气流激振增加系统交叉刚度,降低系统稳态响应振幅。     

大型空分装置用低温液体膨胀机内流及轴向推力数值计算

对大型内压缩流程空分装置用低温液体膨胀机在不同工况下的整级流场进行了数值模拟计算,预测了不同工况下转子的轴向力水平,对影响轴向力的因素进行了参数化研究。数值结果显示,轴向力随着流量的增加而线性地缓慢增加;随着轴封密封齿与转子间的间隙增大,轴向力迅速减小并反向;轴向力计算的结果为改进和进行轴向力平衡结构的设计提供了相应的依据。同时,通过分析、对比计算轴向力的两种方法(数值模拟和经验公式法)所得的结果,指出了经验公式法计算轴向力的局限性和改进的方向。     

基于ERSM涡轮盘径向变形的非线性动态概率分析

为了准确设计高压涡轮盘和叶尖间隙,从概率的角度进行了涡轮盘径向变形的分析。介绍了高精度高效率的非线性动态概率分析的极值响应面方法(Extremum Response Surface Method, ERSM),并建立了其数学模型。考虑材料属性和边界条件的非线性,以及热载荷和离心载荷的动态性,基于ERSM对涡轮盘径向变形进行了非线性动态概率分析,得到了输入输出参数的分布特征和影响涡轮盘径向动态变形的主要因素。最后,通过方法比较,验证了ERSM在保证计算精度的前提下能大大提高计算速度,节约计算时间,改善计算效率。为进行更有效的涡轮盘设计和优化,改善叶尖间隙设计和控制的合理性提供了有效依据。      

螺杆泵系统漏失和磨损机理研究

应用流体动力学和结构力学对螺杆泵系统进行了三维数值模拟,分析液压对螺杆泵特性的影响,提出一种新的解释螺杆泵漏失和磨损的力学机理。建立液腔的计算流体动力学分析模型,有限体积法计算得到螺杆泵液腔压力分布,进一步计算得到液压对转子的作用力和力矩。建立螺杆泵系统定转子过盈接触的有限元法计算模型,分析液压作用在转子上的力和力矩对定转子之间相互作用的影响,以及定子的受力和变形情况。结果表明:液压作用在转子上的力是螺杆泵系统漏失的主要原因,液压作用在转子上的力矩是螺杆泵两端磨损严重的主要原因。     

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。