不同冷却结构对螺杆真空泵转子热载荷的影响

建立180L/s螺杆真空泵三种不同冷却结构转子的温度场有限元模型,得到这三种冷却结构转子的温度场和热形变分布情况,分析了冷却结构对转子热形变量的影响。结果表明:第一种冷却结构最大热形变量为0.754mm;轴心通水冷却结构最大热形变量为0.325mm;第三种冷却结构最大热形变量为0.291mm。本文为螺杆真空泵冷却结构的设计提供了理论依据。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

螺杆真空泵单头变螺距螺杆转子型线的研究

本文介绍了一种用于无油螺杆真空泵的单头变螺距螺杆转子型线，给出了型线方程和抽速计算公式，并说明了参数确定原则。     

无油螺杆真空泵螺杆转子设计理念的回顾与展望

基于对国内外公开文献资料的学习和作者多年研究工作的总结,本文回顾了当前关于无油螺杆真空泵中螺杆转子的设计思路与方法,从转子设计的几何学计算、常用转子型线的构成、等螺距与变螺距的螺旋展开方式、转子动平衡设计方法等几方面,进行了详细的综述;选择介绍在国内有产品销售的六款采用特殊结构螺杆转子的外国螺杆泵产品,对其转子特点进行了分析。针对干式泵在应用领域所面临的新挑战,本文还提出了基于气体热力过程分析的螺杆泵专属设计新理念和采用通用泵体和专属转子的螺杆泵生产新方法,并展望由此可能带来的新变化。     

基于ANSYS的TA2板材等离子弧焊接有限元分析

采用ANSYS有限元软件模拟了4 mm厚TA2板材等离子弧焊接过程,计算分析了焊接过程中瞬态温度场分布特征,并在温度场的基础上采用热-应力耦合方法计算分析了TA2等离子弧焊接头应力场分布和焊件的变形特征。结果表明,接头焊缝形貌与实际焊接过程基本吻合,温度场分布呈椭圆形特征,并且在近焊缝处具有较高的温度梯度;焊件中应力呈现拉应力和压应力共存,在焊接过程的瞬态应力场中,热应力为主要因素,而在残余应力分布中,塑变应力为主要因素;焊接完成后的变形呈现角变形特征,最大变形量2.3 mm。     

基于树脂流动的变截面复合材料结构固化过程热-流-固多场强耦合数值仿真

在考虑树脂流动对固化温度场影响的基础上,将树脂流动引入经典热-化学模型,并在考虑了固化过程材料性能时变特性条件下,建立了复合材料热-流-固多场强耦合有限元模型。通过对比文献中未考虑树脂流动对温度场的影响,本文所建模型温度场较实际结果的最大温差更低,厚度密实精度更高,模型可靠性更好。基于所建热-流-固强耦合有限元模型,对变截面复合材料结构固化过程进行数值仿真。研究发现,变截面复合材料结构较厚区域存在明显温度场、固化度场及树脂流场分布梯度,纤维体积分数分布不均性较大,这与结构不同区域的厚度、固化过程温度传递滞后及局部树脂流动受固化效应不同步产生的影响有关。变截面复合材料结构厚度由3.52 mm增加至42.24 mm,截面最大温差由0.3℃增加到34.3℃,纤维体积分数分布不均匀性由0.1%增加到1.3%。     

风冷无油涡旋空气压缩机涡盘温度场数值计算

涡盘温度场是变形计算的基础,为了进行温度场的有限元计算,通过压缩区域的划分,把动态的空气压缩过程转换为静态的热通量边界条件,由冷却风测量结果计算得到冷却风换热系数边界条件。假设涡齿温度在展角整个范围线性分布,动、定盘涡齿平均温差为0℃,对涡盘温度场进行了初次计算,在温度场初次计算结果与定盘温度测量值对比以及涡齿几何特点分析的基础上,以涡齿温度线性起始角、动、定盘压缩区域平均温差为调整参数,热通量计算时的动、定盘涡齿温度条件和有限元温度场计算结果误差介于±0.2℃为目标,进行热通量和温度场的迭代计算,得到了与热通量计算时涡齿温度条件、定盘温度测量结果相符的涡盘温度场。     

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。     

基于热固耦合的双螺杆挤压机机筒有限元分析

目的 研究双螺杆挤压机在食品加工过程中出现卡顿、抱死的原因,为双螺杆挤压机设计及应用提供理论指导。方法 应用ABAQUS软件构建双螺杆挤压机仿真模型,通过传感器反馈的温度值设定温度载荷,同时以双螺杆挤压机运转时的低压工况、正常工况、极限工况分别设定压力载荷,运用热固耦合理论对机筒的温度分布、应力和变形进行仿真分析。结果 在最大温度工况条件下,机筒轴向热变形量为2.356 mm,总热变形量为2.358 mm,x方向上的热变形量为0.1324 mm,y方向上的热变形量为0.1592mm;在最大温度工况和极限压力耦合作用下,机筒总变形量为2.088 mm。温度引起的热膨胀是机筒变形的主要原因,机筒的轴向热变形量与总热变形量相当,并且远大于其他两方向的热变形量;与常温环境相比,在加热温度工况条件下机筒的变形量随着压力的增大而减小。结论 要充分考虑温度对挤压机性能的影响,应用过程中要合理的设置温度参数。     

SLM成形薄壁件尺寸偏差预测与控制研究

目的 针对选区激光熔化成形薄壁件过程中存在的变形较大、精度低等问题,通过获得最优工艺参数区间来减小薄壁件的变形。方法 利用有限元软件分析薄壁件成形过程中温度场和应力场的演化规律;建立形变量预测模型并进行试验验证,研究工艺参数对薄壁件尺寸偏差的影响,得到激光功率、扫描速度与形变量之间的关系,实现对形变量的预测和控制。结果 随着扫描层数的增加,熔池的最高温度和热影响区也随之增大,等温线越密集,温度梯度越大,最终趋于稳定;薄壁件成形过程中,出现两侧壁边缘向内倾斜、上侧边缘出现内凹的现象,薄壁件的最大应力随层数的增加而减小,最大热应力主要分布在薄壁件底层的两端;形变量随激光功率的增大而增大,随扫描速度的增大而减小,薄壁件的形变量最小约为0.02 mm;试验验证所建立的数学模型误差在10%左右,误差较小,可以对形变量进行良好的预测和控制。结论 激光功率100～200 W、扫描速度800～1 000 mm/s为最优参数区间;降低能量密度可以有效降低薄壁件形变量,提高其精度。     

几种干式螺杆真空泵转子型线特性的研究

对4种干式螺杆真空泵转子型线--多头双边对称圆弧型线、单头变螺距梯形齿型线、单头等螺距梯形齿型线和单头等螺距凹齿型线进行了研究,包括:型线方程、面积利用系数、几何抽速及加工制造等特性.对各型线几何抽速和面积利用系数公式中的重要变量进行了讨论.得出以下结论:双边对称圆弧型线长径比λ取值范围为1～2,单头螺杆型线的内外径比p取值范围0.30～0.45,导程外径比ξ接近1.在相同的转子几何参数条件下,单头凹齿型线比其他2种单头型线的抽速大.