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。     

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。     

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。     

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。     

罗茨转子取得最大形状系数的通用判据研究

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。     

平-凸罗茨转子的高形化及轻量化研究

为充分利用平凸共轭的轮廓质量和克服低容积利用系数的不足,提高了一种顶直的、高形的平凸工作轮廓。先后从高形构造、顶直工作轮廓、高形避让轮廓、最大形状系数等四方面,逐步展开容积利用系数所涉及公式的推导。结果表明:直谷转子的形状系数为2叶、3叶、4叶的1.293、1.134、1.0761;容积利用系数为0.3748、0.1873、0.0973,仅限于2叶使用。顶直转子的形状系数为1.333、1.310、1.277;容积利用系数为0.4233、0.4013、0.3722,容积利用系数增效为12.94%、114.3%、282.5%。高形转子(τ=2°)的形状系数分别为1.413、1.396、1.370;容积利用系数为0.4865、0.4732、0.4549,容积利用系数再增效14.39%、17.92%、22.22%。高形转子的叶数敏感度低,利于多叶应用以提高脉动质量;高形角对高形系数具有负线形相关;重心明显偏向根部,利于提高转子系统的动不平衡性能。高形圆弧、平-凸共轭轮廓降低了径向和共轭泄漏;转子形状系数采用最大值,提高了容积利用系数,二者共同实现了泵的轻量化。为转子泵的进一步研究提供了基础理论。     

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。     

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。     

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...     

特殊爪型干式真空泵的容积利用系数

介绍了一种新型的特殊爪型干式真空泵的容积利用系数。根据啮合原理，提出了计算机模拟创成方法并同其它爪型干式真空泵的容积利用系数做出了比较。研究表明，特殊爪型干式真空泵与单爪型干式真空泵相比。在同样结构参数下(泵腔尺寸或中心距)，对于不同的形状系数，容积利用系数提高了14％～56％；特殊爪型干式真空泵与双爪型干式真空泵相比。在保证转子强度许可和同样结构参数(泵腔尺寸或中心距)下，对于不的形状系数，容积利用系数提高了1．4％～24．4％。所以，我们得出结论，(1)利用新型的特殊爪型转子，我们可以在结构尺寸相同时获得更大的抽速；(2)本文提出的计算机模拟创成法，对于加快研制开发新的真空泵或压缩机转子型线，具有一定的实际意义。     

泵用直谷转子的参数化造型与尺寸优选

为实现罗茨泵直谷转子型线的造型参数化与尺寸最优化。基于直谷型线与峰型线的共轭关系,通过法线法的旋转和平移的矩阵变换,构建出实际型线最简洁的全参数化的坐标方程与3D模型;其次,以节圆半径为设计变量,转子副所占方体空间的最小体积为目标函数,构建单变量优化模型和实例分析。结果表明:直谷转子的最大谷部尺寸以容积利用率最小化为代价,多适用于有粗轴需求的特定场合。转子叶数对泵体积的影响很大,3叶是2叶的1. 84倍; 4叶是2叶的3. 04倍;直谷型多适用2叶转子。参数化转子副的实例造型和节圆半径的优选结果,说明型线方程正确,优选结果可靠。为泵用其它型线的转子,提供一种全参数的造型和设计方法。     

泵用直谷转子的参数化造型与尺寸优选北大核心CSCD

为实现罗茨泵直谷转子型线的造型参数化与尺寸最优化。基于直谷型线与峰型线的共轭关系,通过法线法的旋转和平移的矩阵变换,构建出实际型线最简洁的全参数化的坐标方程与3D模型;其次,以节圆半径为设计变量,转子副所占方体空间的最小体积为目标函数,构建单变量优化模型和实例分析。结果表明:直谷转子的最大谷部尺寸以容积利用率最小化为代价,多适用于有粗轴需求的特定场合。转子叶数对泵体积的影响很大,3叶是2叶的1. 84倍; 4叶是2叶的3. 04倍;直谷型多适用2叶转子。参数化转子副的实例造型和节圆半径的优选结果,说明型线方程正确,优选结果可靠。为泵用其它型线的转子,提供一种全参数的造型和设计方法。     

环形蠕动微泵的优化仿真和实验

本文分析了矩形截面环形蠕动微泵存在的泄漏问题及其对微泵性能的影响,减小泄漏是提高微泵背压和自吸能力的有效途径.通过Ansys有限元建立二维接触模型,模拟了各参数项对微泵泄漏率的影响,得出影响微泵泄漏率的主要参数为深宽比和挤压力,在一定范围内,深宽比越小、挤压力越大,则密封性越好,通过仿真拟合得到了计算泄漏率的近似公式;根据计算结果,设计制作了具有不同深宽比参数和不同挤压力的微泵,并对比测量了不同参数微泵的流量及背压,实现了最小2%的实际泄漏率.实验结果表明通过仿真拟合公式计算得到的泄漏率与实测泄漏率具有较好的吻合性.通过拟合公式优化设计微泵的结构参数,可有效降低微泵泄漏率,提高流量控制准确性,增大背压和自吸能力.     

洞径对地下洞室的动力应力集中系数和振动加速度影响研究

参考模型试验,利用波的函数展开法推导了平面P波作用下不规则洞室的应力和位移表达式,并以一深埋直墙圆拱形洞室为例得到：除了背爆侧局部范围之外,洞室的洞径越大,动应力集中系数越小;当入射角为270°时,在迎爆侧,洞室洞径越大,径向振动加速度和切向加速度越大,在背爆侧,洞室洞径越大,径向振动加速度和切向加速度越小。并且洞径对应力集中系数的影响程度比对振动加速度的影响程度大。     

低温热管传热特性的实验研究

搭建了一套低温热管传热性能测试实验台,基于一种新型矩形内翅片低温热管,首次在-60℃至-40℃的温度下探究了冷凝温度和加热功率对热管稳态等温特性的影响,以及蒸发段和冷凝段长度变化对蒸发传热系数、总热阻值和当量导热系数的影响。研究结果表明:相同工况下,热管的轴向温差随着冷凝温度的降低而减小,随着加热功率的增大而增大;蒸发段长度越大,加热功率越高,蒸发传热系数越大;冷凝段长度越小热管热阻值越低,蒸发段长度越小热阻值越大;当量导热系数随冷凝段长度的减少而增大,随蒸发段长度的减少而减小。     

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。     

汽车空调用压缩机变转速工况容积效率研究

在变转速工况下进行了压缩机的性能实验,分析了容积系数、压力系数、温度系数和泄漏系数对容积效率的影响以及它们各自在变转速工况下的定义式。容积系数主要与压缩机的结构尺寸和吸、排气压力比有关,压力比的变化对容积系数构成以多变膨胀指数为幂的指数影响;转速变化对压力系数构成二次影响;温度系数和泄漏系数同时受到与压力比和转速的影响。以压缩机的吸、排气压力比和转速为变量,用实验数据拟合了压缩机的容积效率,计算结果与实验数据的平均误差在5％以内,拟合公式具有一定的可信度,适合在压力比为2-10的范围内使用。本文的研究成果可供相关人员在进行压缩机的设计和测试时参考。     

多元酸交联聚乙烯醇渗透汽化膜

研究了交联聚乙烯醇(PVA)渗透汽化膜。所用交联剂包括:马来酸酐、草酸、柠檬酸、偏苯三酸酐、邻苯二甲酸酐及1.6己二酸。渗透汽化的结果表明,交联剂的结构对渗透汽化膜的性能有很大的影响。当使用同样当量交联剂时,交联荆的官能度越大,当量越小,膜的分离系数越大而流量越小。交联剂分子中芳香基的存在导致流量增大,分离系数下降。交联膜的热分析结果进一步证实了交联荆结构对选择分离性能的影响。