罗茨转子取得最大形状系数的通用判据研究北大核心CSCD

为研究罗茨泵用转子取得最大形状系数的几何特征,在定义转子主型线段的基础上,采用共轭几何上的欧拉-萨伐里方程法,由谷主型线段的曲率半径为0的极限点,倒推出峰主型线段上共轭的最大形状系数点,据此确定出峰主型线定义中的待定系数,并进而给出转子最大形状系数的计算方法。结果表明,转子取得最大形状系数等价于最大形状系数点、曲率中心、转子中心构成一以曲率中心为直角点的直角三角形的通用判据1,和最大形状系数点处的曲率半径被其瞬心所平分的通用判据2;转子取得最大形状系数与通用判据间互为充分必要条件,且仅能确定出峰主型线定义中的2个待定系数。     

泵用转子共轭型线段的通用求解模型研究

为泵用转子的共轭型线构建一套高效通用的求解模型。基于主动转子母主型线段与从动转子共轭型线段间的运动关系,从母主型线上已知点的型角和节角为变量的角度出发,分别给出型角和节角两种通用共轭模型的求解方法及对应的全参数化的型线方程。结果表明:型角法以母主型线上已知点的型角为变量,通过求解与之对应的中间两点,从而求解出待求的共轭点,属于一种间接方法;节角法以母主型线上已知点的节角为变量,直接求解出待求的共轭点,属于一种直接方法;节角法更简洁明了,求解模型通用性好,能适用于转子任意类型主型线下的共轭型线求解。     

泵用新抛物线转子的型线研究与轻量化设计北大核心CSCD

为降低共轭泄漏和缓解转子的动不平衡,提出一款新的抛物线转子。基于抛物线的成形原理,从几何关系、理论型线、实际型线、取值上限、坐标方程和参数化模型等6个方面展开研究;其次,以节圆半径和形状系数为设计变量,转子副所占方体空间的最小体积为目标函数,构建优化模型和实例分析。结果表明:抛物线转子因更大的综合曲率半径和较小的顶部几何特征,既能降低共轭泄漏,又能缓解转子动不平衡,最大形状系数为2叶的1.4871,3叶的1.3865,4叶的1.3159;非1.3865最大形状系数的1.367最优值,说明转子尺寸须优化。     

泵用新抛物线转子的型线研究与轻量化设计

为降低共轭泄漏和缓解转子的动不平衡,提出一款新的抛物线转子。基于抛物线的成形原理,从几何关系、理论型线、实际型线、取值上限、坐标方程和参数化模型等6个方面展开研究;其次,以节圆半径和形状系数为设计变量,转子副所占方体空间的最小体积为目标函数,构建优化模型和实例分析。结果表明:抛物线转子因更大的综合曲率半径和较小的顶部几何特征,既能降低共轭泄漏,又能缓解转子动不平衡,最大形状系数为2叶的1.4871,3叶的1.3865,4叶的1.3159;非1.3865最大形状系数的1.367最优值,说明转子尺寸须优化。     

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。     

泵用转子型线的摆线构造方法研究

为参数化泵用摆线转子的型线尤其实际型线的构造,提出了由内、外摆线组合的与单一短幅外摆线的两种方法。其中的组合法体现为转子峰部型线为外摆线的和谷部型线为内摆线,且主、从转子的型线完全一致,各自的峰部型线与谷部型线互为共轭;单一法体现为主、从转子均有一根型线构成且彼此间互为共轭。结果表明:就最大形状系数而言,组合型线的略小于其它如渐开线、圆弧等型线的;单一型线的又小于组合型线的;由共轭法和内摆线构造法所得到的谷部型线完全一致,说明给出的旋转矩阵与平移矩阵的正确性;单一型线的外啮合主、从转子完全不一致,实际中不推荐使用,多适用于内啮合转子泵。     

罗茨转子轮廓的柔性构造及其性能参数的简约公式

为实现罗茨转子轮廓构造及其性能表达方面的通用性和高效率,提出由节圆外、内的任意型式过渡轮廓与任意类型共轭轮廓组成的“柔性”构造方法,由节圆内共轭轮廓上不出现角点干涉的几何条件确定出基础形状系数的取值上限,并以基础形状系数、半叶顶角和叶数为独立变量,由顶点与配对转子节圆内共轭轮廓起点重合的几何关系确定出柔性形状系数,进而由前期研究成果的进一步推导,得出容积利用系数和流量脉动系数的简约公式。结果表明容积利用系数和流量脉动系数公式仅与共轭轮廓的类型及基础、柔性形状系数有关。并得出共轭轮廓类型的影响较小,类型系数统一采用0.05的容积利用系数简约误差小于3%的重要结论。     

摆线转子径向等缝隙的轮廓构造及其轻量化设计

为实现转子泵轻量化目的,基于全摆线转子的全凸-凹共轭模式,先后从径向等缝隙摆线转子的新轮廓构造,逐步展开其轻量化设计所需要的容积系数、综合曲率半径、内泄漏、容积效率等相关公式的理论推导,最后实例优化与结果分析。结果表明:起始法角显著地正向改变转子无上限值的形状系数,同心半角对转子形状系数、泵容积系数的影响甚微,可取利于改善径向泄漏的相对大值;同心半角、转子形状系数、泵容积系数的相对大值和径向、共轭泄漏的相对小值,导致泵的容积效率更高;全凸凹共轭模式和径向等缝隙轮廓构造,能透过高形状系数和低泄漏,实现泵轻量化目的。为该转子的进一步研究提供理论基础。     

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。     

罗茨泵/风机基于脉动品质的高形轻量化通用方法

为定量分析高形转子在脉动品质和轻量化程度方面的优势。依序推导出包含基础形状系数和高形基础形状系数两变量下的流量脉动系数与单位排量体积的计算公式,并由高形点恰好避让对偶共轭轮廓的几何位置,推导出高形形状系数关于基础形状系数的计算公式,及构建最简洁的轻量化模型。结果表明:基础形状系数、叶顶半角和转子叶数是影响流量品质和轻量化的三大独立参数;高形泵较基础泵均有很大改善等。得出基于脉动品质的高形轻量化可归结为采用最小的许可叶顶半角、最大的许可脉动系数下的单位排量体积最小化的结论。     

泵用低周向泄漏圆弧转子的新型线研究

为实现罗茨泵圆弧转子的低周向泄漏、无闭气现象、造型参数化和尺寸最优化。从7个方面构建出第1、2两类新型线的参数化方程;后以节圆半径和周向弧半角为设计变量, 转子副所占方体空间的轻量化为目标函数, 构建优化模型;最终就闭气现象, 给出谷部型线段上的新避让型线。结果表明:新型线的主圆弧圆心为不位于峰轴上的偏心圆弧;新型线的低周向泄漏是以降低最大形状系数和增加泵体积为代价的, 叶数越多、周向弧半角越大, 牺牲越大, 应优选2叶第1类新转子;谷部的新避让圆弧能有效消除闭气现象, 且简化加工等。为泵其它型线的低周向泄漏, 提供一种全参数设计与造型方法。     

罗茨泵圆弧转子型线研究

本文提出了两种罗茨泵圆弧转子型线，其一，转子峰形为圆弧，谷形为其代轭曲线，其二，转子谷形为圆，而其峰形为它的共轭曲线，文中分析了两叶，三叶和四叶罗茨泵转子情况，提供了转子啮合的几何关系式，给出了转子理论型线和实际型线的解析议程式，推算出容积利用系数的关系式，并通过电算给出了λ＝f(Rm/R)的关系表及参数选择范围。     

圆度误差评定的曲率法研究

提出了基于曲率的圆度误差评定方法.从曲率的定义出发,推导出了用最大内接圆或最小外接圆评定圆度误差时筛选点的条件:用最大内接圆评定时,筛选掉曲率半径最小的点;用最小外接圆评定时,筛选掉曲率半径最大的点.根据这一条件,可以得到满足圆度误差评定原则的3个特征点,从而确定圆度误差.筛选点时,用最小二乘圆把测量点分成内点集合和外点集合,最大内接圆从内点集合中筛选,最小外接圆从外点集合中筛选,这样就可大大减少了计算量.经过实例验证,表明该方法的正确性和可行性.     

泵用顶突抛物线转子的高能组合型线构造方法

为兼顾罗茨泵的高容积利用率和高容积效率及动平衡要求, 基于普通抛物线转子型线, 通过由密封用同心顶突圆弧的设计, 大幅提高形状系数和容积利用率;并就顶突抛物线转子的形状系数和容积利用率等, 进行与常见圆弧、渐开线转子的对比实例运算。结果表明:顶突转子的“头轻脚重”截面特征, 迎合了转子系统动平衡要求等;顶突转子的最大形状系数随顶突半角具有明显的线性递减规律, 且对叶数变化的灵敏不高, 3°顶突半角时分别为1.58、1.48、1.41;2叶顶突转子较普通转子在1°~8°顶突半角间的最大形状系数增效为0.6%~8.16%, 最大容积利用率增效2.68%~16.79%;3、4叶顶突转子的最大形状系数、最大容积利用率及容积效率均优于常见的圆弧、渐开线转子;顶突转子增效明显, 且结构简单, 易加工。为罗茨泵其它型线的增效设计, 提供一种创新途径和方法。     

大型冷库螺杆压缩机几何特征及型线优化研究

目的 针对大型冷库系统用螺杆压缩机的型线设计与优化问题,建立型线几何特征计算数学模型,为螺杆压缩机型线设计与优化提供理论依据。方法 以目前广泛采用的GHH型线为研究对象,基于本文采用的型线几何特征计算方法,发现GHH型线的接触线不连续。采用圆弧-圆弧包络线共轭曲线对代替原始GHH型线中的圆弧-圆弧共轭曲线对,实现接触线的连续,提出修正的GHH型线。进而以修正的GHH型线为研究对象,分析节圆半径、齿高、双边长度等型线参数对接触线、啮合线、泄漏三角形等型线几何特征的影响。结果 研究发现,泄漏三角形的面积与节圆半径、导程呈线性正相关,与齿高、双边长度呈线性负相关,其中双边长度对泄漏三角形的面积影响最大。具体地,当节圆半径由48mm增大至60 mm时,面积利用系数由0.462减小为0.427,接触线长度由174.5 mm增大至182.2 mm,泄漏三角形面积由1.7mm²增大至8.2mm²。结论 本文建立了转子型线几何特征快速计算数学模型,对GHH型线进行了优化,实现了螺杆转子接触线的连续,揭示了型线参数对型线几何特征的影响规律,为转子型线优化提供了...     

一种腰部为椭圆线的罗茨真空泵转子型线设计与分析

转子作为罗茨泵的关键零部件之一,对产品的整机性能具有重要影响,而转子设计的核心是转子型线的设计。本文以腰部椭圆线为基础开展转子型线设计,转子位于节圆内的型线由椭圆线构成,位于节圆外的型线由椭圆线的共轭曲线组成。设计中首先确定位于腰部的椭圆线及其啮合角,然后应用两个转子间的啮合关系,分析求解型线位于节圆外的共轭曲线,从而获得整个转子型线。最后,设计了抽速为70 L/s的罗茨泵转子,并分析了转子容积利用率与独立可变参数的关系。该型线与顶部为椭圆线的转子型线相比,容积利用率可大于50%,优势明显。     

新型分段圆弧型罗茨转子几何理论与性能研究

提出一种分段圆弧型罗茨转子,在转子齿峰部分采用3段圆弧式设计。运用啮合原理求解了与齿峰分段圆弧共轭的齿谷曲线,建立了转子型线的数学模型。分析并求解了分段圆弧型转子不发生根切、无余隙容积的条件。研究了转子型线参数对面积利用系数的影响,结果表明:在转子外圆半径、节圆半径一定的情况下,随着圆心角的增大,转子面积利用系数增大;分段圆弧型罗茨转子的面积利用系数明显高于常见的圆弧型罗茨转子。     

螺杆真空泵单头等螺距螺杆转子的一种动平衡简便算法

针对无油螺杆真空泵单头等螺距转子的动平衡计算问题,本文基于前期研究方法,在研究原理和计算模型不变的条件下,给出了一种既满足转子动平衡条件又简单易行的设计计算方法。在铸造转子毛坯时,直接在转子毛坯两端端面上,向内预留出螺旋体形状的去除质量平衡孔;两侧平衡孔的几何形状完全相同,其螺旋导程与螺杆转子的导程相同,其截面面积和形心位置则与螺杆转子端面型线的截面面积和形心位置具有简单的定量关系,文章给出了这一定量关系的计算式和数据图表,可供直接查阅。由于计算中没有涉及转子端面型线的具体形状和尺寸,因此适合于任意形状端面型线和导程的螺杆转子。     

用细分螺线插值容许G~2Hermite数据

为使几何细分方法生成的平面螺线段插值平面容许G2Hermite数据,基于平面双圆弧插值理论提出了该方法首末端点处新的细分规则。理论分析表明,修改后的细分方法所得极限曲线是曲率单调、不变号的螺线段,且插值首末端点处的点、切向、曲率。数值算例表明,修改后的细分方法收敛速度较快,极限曲线具有较好的形状。