螺杆泵定子内螺旋孔型零件的加工工艺设计及误差分析

在分析单螺杆泵运行过程中定转子间啮合关系的基础上,提出了一种新型的定子内曲面加工方法——包络法,并通过数学及运动模型对包络加工法的可行性、科学性进行了验证,验证结果显示该加工方法用于螺杆泵定子内螺旋曲面的加工,镗削出的内螺旋曲面廓形与理论值较为接近,具有较高的可行性。     

类椭圆定子模芯加工刀具设计及优化

针对类椭圆螺杆泵定子结构复杂、加工难度大、成本高等问题,通过研究定子模芯螺旋曲面的特性,确定加工定子模芯所需刀片形状为菱形。首先,根据不同导程的定子模芯最小曲率半径变化规律,确定菱形刀片刀尖圆弧半径的选择范围。分析了刀具加工定子模芯的误差,优选出刀盘直径;其次,通过建立刀具加工定子模芯切削过程的有限元模型,分析了加工过程中工件的应力变化情况和刀具的反作用力随时间变化规律;最后,优选出刀具的前角值为8°,后角值为15°,并验证优选出的刀具是合理的,为类椭圆螺杆泵定子模芯及其他复杂曲面的加工刀具设计和优化提供了参考。     

内螺旋齿面非典型成形铣削方法及应用技术研究

针对具有大导程、偶数头、光滑连续特点的螺杆钻具马达定子细长螺旋内齿面,提出了一种用成形盘状铣刀对称、连续铣削的成形方法,阐述了成形方法的特征。研究了在特定的切削运动约束条件下,刀具与工件理论齿面的干涉条件判定方法。通过切削试验,验证了此加工技术应用于螺杆钻具马达定子、螺杆泵定子内螺旋曲面加工的可行性。     

基于Fe-safe螺杆泵定子橡胶疲劳裂纹形成寿命预测

采油用螺杆泵橡胶定子为研究对象,通过对定子橡胶材料的进行伸张疲劳试验,建立定子橡胶的S-N曲线;对螺杆泵进行力学特性分析,确定在靠近高压腔室螺旋密封带上螺杆泵最易发生疲劳失效;利用Fe-safe对螺杆泵定子橡胶进行疲劳裂纹形成寿命进行预测研究,确定螺杆泵定子橡胶各段模型的最小疲劳裂纹形成寿命和安全系数和随腔室压力的关系,即随腔室压力升高而下降,并拟合得到橡胶定子疲劳裂纹形成寿命与腔室压力的关系式。     

温度对螺旋定子内腔曲面挤压成型的影响分析

对螺旋定子内腔曲面的形成原理及啮合方法进行了研究,并对国内外螺旋曲面的加工方法及应用做了一定的了解后,提出了挤压成型加工螺旋定子内腔曲面的方法。以螺旋定子为研究对象,通过建立其三维实体模型,利用有限元软件对其加工过程进行分析,得到不同温度下加工螺旋定子时所需推力,产生的内部应力及其导程的变化等重要参数,为使用挤压法制造螺旋定子提供了参考和依据。     

多头螺杆定子内螺旋曲面挤压成形有限元分析

传统螺杆泵定子由丁腈橡胶浇铸钢筒而成,衬套内表面为螺旋曲面,所以薄厚不均,影响螺杆泵运行性能及使用寿命。而挤压成形的定子管内表面为螺旋形,可以使用等厚的衬套,且挤压效率远高于切削,因此不但改善了螺杆泵的性能,而且提高了其生产效率和使用寿命。建立六头螺杆定子挤压成形的有限元模型,用有限元分析软件对加工过程进行仿真模拟,得出进给速度、挤压深度对所加工螺杆导程及使用推力的影响,为使用挤压法制造多头螺杆定子提供参考和依据。     

采油单螺杆泵转子在定子型腔内运动受力分析

螺杆泵转子在定子型腔内自转的同时绕定子中心公转,不同的接触位置所受定子橡胶作用力不同,引起螺杆泵运行过程中的振动。依据采油单螺杆泵转子在定子内的运动特点,将转子在定子内单个周期运动分为曲线运动区间和直线运动区间,分析了转子在曲线和直线运动区间受力状态,建立了转子在定子型腔动力学模型。鉴于定子橡胶厚度的变化及橡胶自身非线性因素的影响,采用有限元的方法,运用ABAQUS软件分析了转子在定子型腔内不同位置的受力状态,得到受力状态随接触位置和橡胶厚度的变化关系。     

等壁厚螺杆泵定子的有限元分析

重点研究了等壁厚螺杆泵定子橡胶衬垫内轮廓线的变形规律,对其应力和应变分布情况作了辅助性分析;研究均匀内压作用情况下,考虑工作压差以及定子与转子的装配等所引起定子橡胶的变形和受力的变化.利用有限元分析软件Abaqus,对等壁厚螺杆泵定子进行研究,得出了螺杆泵定子在不同工况下的受力状态和变形规律,以及定子材料参数对变形规律的影响.利用此规律可对等壁厚螺杆泵进行优化设计,提高其工作效率.     

基于模糊PD控制理论的电解加工机床控制系统研究

介绍了一种用于等壁厚螺杆钻具定子内侧螺旋曲面加工的电解加工专用机床,并详细阐述了该机床的控制要求,对机床的控制系统进行了初步设计;然后结合模糊PD控制理论,针对电解加工这一复杂的多输入非线性时变系统,设计了基于模糊PD控制器的电解加工间隙控制系统,使其能够对螺杆钻具定子这类细长零件内侧螺旋曲面的电解加工过程进行同步控制,以保证电解加工的速度和成形精度。     

单螺杆泵定子内螺旋曲面包络镗削技术研究

结合单螺杆泵定子衬套的特殊结构,提出了定子内螺旋曲面加工的新方法即无瞬心包络镗削方法,该方法以螺杆-衬套副的运动原理为依据,以螺杆无瞬心包络铣削加工方法为理论实践基础,利用数控机床实现定子内螺旋曲面廓形的镗削加工。还分析了螺杆在衬套中的运动规律,阐述了无瞬心包络镗削加工技术的基本原理,并论证了该技术实现的可行性。     

常规螺杆泵定子有限元求解策略

螺杆泵定子橡胶不仅是易损构件,而且它与转子的配合状况对螺杆泵的工作性能影响显著,为此需要围绕上述问题开展相关的研究工作。目前,还没有能够直接对实际工况下的定子橡胶的变形和受力状态进行测试的有效手段,因此对螺杆泵定子进行有限元分析自然是有益的尝试。利用有限元分析软件ABAQUS,对螺杆泵定子进行研究,得出了螺杆泵定子在不同工况下的受力状态和变形规律。针对常规螺杆泵受均匀和非均匀内压情况,对空间模型与平面应变模型所求出的定子的应力、应变和内轮廓节点位移进行了比较。通过对比分析论证了三维模型和平面应变模型所求出的定子橡胶衬垫在内压作用下其内轮廓线位移是一致的。因此,在这种情况下可以用平面模型来代替三维模型,从而大幅度提高了求解效率。     

基于摩擦学系统理论的采油螺杆泵定子橡胶磨损分析

定子橡胶在原油介质下的减摩耐磨特性是衡量采油螺杆泵的主要技术指标之一。采油螺杆泵的运行环境复杂,影响其定子橡胶磨损的因素较多,属于典型的非线性系统问题。基于摩擦学系统理论,以橡胶定子、金属转子、石油介质、螺杆泵机械结构为主要元素,构建出采油螺杆泵的摩擦学系统框架;列出各元素特性,分析各元素之间的相互联系,并提出求解方法;对螺杆泵定子橡胶材料去除的摩擦学机制进行归纳,并初步讨论摩擦学机制与该摩擦学系统的关系。     

单螺杆泵定子内螺旋曲面包络铣削技术研究

单螺杆泵定子具有复杂的曲面形状,相比普通曲面不易加工。提出了单螺杆泵定子加工的新方法即包络铣削技术。该方法以单螺杆泵定子截面型线数学模型为基础,根据螺杆-定子副的往复直线运动关系,利用数控机床的多轴联动来实现。通过分析刀具与工件之间具体的运动形式,阐述了包络铣削螺杆泵定子的可行性。     

螺杆泵转子砂带成型磨削机床的设计与误差研究

在油田开采过程中所用的螺杆泵转子属于长轴类螺旋曲面零件,其表面加工精度要求较高,采用砂带成型磨削加工能够有效提高转子曲面的加工精度。通过分析加工过程中的运动构成,提出加工机床构型的设计方案。依据运动单元相对位置关系,得到相邻单元之间的坐标变换矩阵,从而建立机床运动的综合误差模型,得出各误差分量,为后续运动控制的研究提供前期基础。     

等壁厚螺杆泵采油技术

常规螺杆泵定子由于橡胶厚度不均匀而导致其存在受力、散热和溶胀不均匀等问题,等壁厚定子螺杆泵是在常规螺杆泵的基础上发展的新机型,它通过改变泵体结构,能够保证定子橡胶厚度均匀,从而改善了螺杆泵工作性能,解决了常规螺杆泵定子技术的不足。论述了等壁厚定子螺杆泵的性能优势,对等壁厚定子螺杆泵应用前景进行了探讨。     

面向高速加工的复杂曲面螺旋刀路优化

针对现有螺旋切削轨迹对曲面形状适应性较差,无法直接应用于复杂曲面的局限,提出一种基于曲面重构的螺旋曲线切削法。对于复杂曲面根据各自的特点分别采用曲面提取、修补、延伸等方法重构目标曲面,以重构后的曲面作为圆柱螺旋线的投影对象获取驱动曲线,在CAM软件中以曲线驱动方式生成螺旋曲线轨迹并进行优化。VERICUT软件仿真和实际加工的结果表明:复杂曲面采用曲面重构螺旋切削法可以获得满足高速加工要求的光顺切削路径,扩展了先进螺旋切削方式的应用范围。     

全金属螺杆泵机械特性与节能探讨

螺杆泵原来采用橡胶定子,可以很好地满足稠油开采要求,但是稠油热采的温度都比较高,可以达到200℃左右,这就对橡胶的高温耐受性提出了更高的要求,本文对全金属螺杆泵机械特性与节能展开探讨。     

三头单螺杆泵参数化实体建模与接触分析

定子作为螺杆泵的主要部件,其受力以及变形情况严重影响着螺杆泵的工作性能和寿命。因此,对接触状态下三头单螺杆泵易损件—定子的受力及变形规律进行研究分析至关重要。通过坐标变换方法推导出三头单螺杆泵定子端面线型方程,运用Top-down设计思想并结合PTC Creo3.0、Mathcad软件对三头单螺杆泵进行参数化实体建模,利用有限元分析软件Workbench分析了接触状态下泊松比、均匀内腔压力对三头单螺杆泵定子橡胶变形规律的影响。研究结果表明:定子橡胶轮廓变形位移与泊松比成反比,与定子内腔均匀压力成正比。上述建模和分析方法,不仅提高了多头单螺杆泵的设计效率,且误差较小,为进行多头单螺杆泵深入研究提供了参考。     

杆类螺旋曲面的铣削加工

图1所示为杆类零件的螺旋曲面,常规加工工艺是划线、铣削、钳工修锉,这样既费时,又很难达到图纸要求,保证不了加工零件的质量。应用图2所示的简单铣削夹具,在X62W卧式万能铣床上,利用FW125型分度头将夹具固定于分度头三爪卡盘上,调整好分度头侧面的挂轮机构,加工出的螺旋曲面其精度及表面光洁度均能满足图纸要求,且效率高、成本低;现将有关的计算介绍如下。     

SGM法加工的螺旋锥齿轮几何建模研究

模拟螺旋锥齿轮SGM法加工过程,构建SGM法加工的螺旋锥齿轮精确几何模型,以商用软件CATIA V5为工具,用虚拟加工的原理和方法产生螺旋锥齿轮参考几何模型,在参考几何模型上提取采样点,用双三次NURBS曲面对其进行重构,得到NURBS曲面函数表示的精确齿廓曲面和齿根过渡曲面,把精确的几何模型导入到商用有限元软件中,进行应力分析.为建立基于包络原理的空间曲面零件精确三维实体模型和空间曲面零件的CAD/CAE/CAM提供了一种有用方法.