双螺杆捏合机转子型线设计与数值模拟 被引量：11

1

作者 魏静 孙旭建 +1 位作者 孙伟 张光辉 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第3期63-73,共11页

利用曲面共轭原理建立双螺杆捏合机转子型线设计与螺杆转子共轭曲面啮合方程的数学模型,提出一种可对高黏度物料进行输送、混合及塑化作用的新型双螺杆捏合机螺杆转子型线,给出转子螺旋副组成齿型线参数方程,进行转子结构设计。建立双... 利用曲面共轭原理建立双螺杆捏合机转子型线设计与螺杆转子共轭曲面啮合方程的数学模型,提出一种可对高黏度物料进行输送、混合及塑化作用的新型双螺杆捏合机螺杆转子型线,给出转子螺旋副组成齿型线参数方程,进行转子结构设计。建立双螺杆捏合机流场数值仿真模型,依据计算流体动力学理论,对非牛顿流体流动进行三维、等温稳态有限元数值分析,研究其在不同转速及中心距条件下流场压力场分布、速度场分布、最大切应力、物料流动速率等特性;依据流固耦合理论,求解捏合机内部流体和双螺杆转子结构耦合方程,研究不同工况下流体压力和扭矩对螺杆转子应力和变形影响的变化规律。研究结果为双螺杆捏合机转子型线、结构参数的设计以及工艺参数的合理设定提供理论依据。 展开更多

关键词 双螺杆捏合机 转子型线 数值模拟 流场特性

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异向啮合型双螺杆捏合机转子型线演化及其混合性能 被引量：7

2

作者 魏静 梁新龙 +2 位作者 陈大兵 杨玉良 周东明 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第15期34-44,共11页

针对当前各种不同类型异向啮合型双螺杆捏合机转子型线数学模型表达不一、性能优化及对比困难等问题,建立异向啮合型双螺杆捏合机转子型线设计的统一数学模型,改变阴阳转子头数及其他设计参数,演化得到包括目前常用异向啮合型螺杆转子... 针对当前各种不同类型异向啮合型双螺杆捏合机转子型线数学模型表达不一、性能优化及对比困难等问题,建立异向啮合型双螺杆捏合机转子型线设计的统一数学模型,改变阴阳转子头数及其他设计参数,演化得到包括目前常用异向啮合型螺杆转子在内的多种转子端面型线;采用粒子示踪法对几种不同典型螺杆转子流道中的动态混合过程进行研究,对表征螺杆混合性能包括分布性混合和分散性混合的参数指标,如停留时间分布密度函数、分离尺度、拉伸速率、剪切速率等进行对比分析。研究结果表明:差速啮合型双螺杆捏合机分布性混合能力优于传统异向等速啮合型双螺杆捏合机,传统异向等速啮合型双螺杆捏合机分散性混合能力优于差速双螺杆捏合机。研究结果可为双螺杆捏合机螺杆转子的型线选择以及性能优化提供数据依据。 展开更多

关键词 转子型线 演化设计 分布性混合 分散性混合

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双螺杆泵多点啮合型转子设计与内部流动特性 被引量：5

3

作者 潘诗洋 赵利壮 +4 位作者 李雪琴 王君 赵胜 王增丽 耿茂飞 《排灌机械工程学报》 CSCD 北大核心 2022年第9期895-901,共7页

针对传统双螺杆泵螺杆转子螺旋面啮合区磨损严重、内泄漏大等问题,根据啮合原理,建立椭圆弧及其共轭曲线的啮合模型,构建传动比为2∶3的主从螺杆端面型线,提出一种新型多点啮合型螺杆转子结构.应用计算流体动力学方法对新型双螺杆泵内... 针对传统双螺杆泵螺杆转子螺旋面啮合区磨损严重、内泄漏大等问题,根据啮合原理,建立椭圆弧及其共轭曲线的啮合模型,构建传动比为2∶3的主从螺杆端面型线,提出一种新型多点啮合型螺杆转子结构.应用计算流体动力学方法对新型双螺杆泵内部流场进行数值计算,研究了泵内部流动特性.研究结果表明:所提出的新型螺杆转子在轴截面上可实现三点啮合,在双螺杆转子上形成多重密封;采用V形凹槽的主螺杆转子齿顶压力分布均匀,采用传统结构的从螺杆转子齿顶处压力分布呈阶梯状;从螺杆转子周向啮合间隙处泄漏速度为主螺杆转子的1.8倍,表明主螺杆转子齿顶V形凹槽两侧的光滑顶棱与泵腔内壁面形成的类迷宫密封可有效减小周向啮合间隙处的泄漏;新型螺杆转子较大改善转子的磨损适应性,有效减小了双螺杆泵的内泄漏,对提高双螺杆泵的高压环境适应能力具有重要意义. 展开更多

关键词 双螺杆泵 端面型线 多点啮合 内泄漏 数值模拟

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新型三叶罗茨压缩机设计研究 被引量：4

4

作者 蔡玉强 李德才 朱东升 《载人航天》 CSCD 2016年第3期347-353,共7页

长期载人航天中必须突破的关键技术包括水的再生,罗茨压缩机是蒸汽压缩蒸馏水回收系统的关键装置。为了改善压缩机工作性能,提出了一种由圆弧、渐开线、圆弧包络线组成的新型三叶罗茨压缩机转子型线,压缩机面积利用系数提高了16%。基于C... 长期载人航天中必须突破的关键技术包括水的再生,罗茨压缩机是蒸汽压缩蒸馏水回收系统的关键装置。为了改善压缩机工作性能,提出了一种由圆弧、渐开线、圆弧包络线组成的新型三叶罗茨压缩机转子型线,压缩机面积利用系数提高了16%。基于Creo2.0完成了三叶直叶和扭叶罗茨转子的建模,运用动网格技术,采用Fluent软件对新型直叶和扭叶罗茨压缩机内部流场进行了数值模拟,得到了罗茨压缩机内部压力场变化规律以及出口流量脉动规律。结果表明,新型三叶罗茨压缩机升压达到4000 Pa左右,满足工作要求;新型三叶扭叶罗茨压缩机与三叶直叶罗茨压缩机相比,排气口的流量脉动小。 展开更多

关键词 罗茨压缩机 转子型线 动网格 压力场 流量脉动

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泵用低周向泄漏圆弧转子的新型线研究 被引量：4

5

作者 李玉龙 孙付春 冉光泽 《真空科学与技术学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期39-45,共7页

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... 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。 展开更多

关键词 罗茨泵 圆弧转子 新型线 周向泄漏 闭气现象

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蒸汽压缩蒸馏装置罗茨压缩机内部流场的数值分析 被引量：3

6

作者 蔡玉强 孟欣 《流体机械》 CSCD 北大核心 2015年第4期17-20,56,共5页

蒸汽压缩蒸馏装置是空间站中实现水的再生与闭路循环的关键。罗茨压缩机作为蒸汽压缩蒸馏装置中的核心设备对其工作性能起着至关重要的作用。查阅相关文献,对罗茨压缩机转子的型线进行改进,建立了罗茨压缩机二维有限元模型。运用动网格... 蒸汽压缩蒸馏装置是空间站中实现水的再生与闭路循环的关键。罗茨压缩机作为蒸汽压缩蒸馏装置中的核心设备对其工作性能起着至关重要的作用。查阅相关文献,对罗茨压缩机转子的型线进行改进,建立了罗茨压缩机二维有限元模型。运用动网格技术对罗茨压缩机内部瞬态流动进行了数值模拟,得出了罗茨压缩机流量、流速场、压力场随时间的变化规律。 展开更多

关键词 罗茨压缩机 转子型线 动网格 非稳态流动 数值模拟

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喷水推进新型对称双螺杆泵转子型线设计 被引量：3

7

作者 周朝晖 卢晓林 夏建伟 《海军工程大学学报》 CAS 北大核心 2011年第3期83-85,95,共4页

为了解决喷水推进系统噪音高、体积大、压头小、工艺复杂、效率低等问题,在分析了目前常用双螺杆泵转子型线的基础上,利用齿轮啮合原理,设计制造出一种对称的四齿双螺杆转子型线。该型线由长幅外摆线、短幅外摆线、渐开线和圆弧组成,呈... 为了解决喷水推进系统噪音高、体积大、压头小、工艺复杂、效率低等问题,在分析了目前常用双螺杆泵转子型线的基础上,利用齿轮啮合原理,设计制造出一种对称的四齿双螺杆转子型线。该型线由长幅外摆线、短幅外摆线、渐开线和圆弧组成,呈对称分布。圆弧主要起削平摆线和渐开线之间过渡尖点的作用,能有效地提高转子的强度、耐磨性和密封性。对称的极少齿四齿结构和根切技术提高了流量,改善了工艺。以该转子型线为核心技术,制造出可用于喷水推进的新型对称双螺杆泵,并进行了初步试验验证。试验结果表明:设计出的转子型线不仅满足啮合原理的要求,还降低了噪音,缩小了体积,提高了流量、压头和效率,改善了制造工艺。 展开更多

关键词 螺杆泵 喷水推进 对称双螺杆 转子型线 设计制造

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渐开线转子型线的参数化与最优化研究 被引量：23

8

作者 李玉龙 冉光泽 张宸赫 《成都大学学报（自然科学版）》 2017年第4期398-401,共4页

为实现罗茨泵渐开线转子副的造型参数化与尺寸最优化,基于渐开线的成形原理,从几何关系、理论型线、取值范围、实际型线和参数化模型等方面,给出实际型线的全参数化坐标方程与3D模型的构建方法;以节圆半径和形状系数为设计变量,转子副... 为实现罗茨泵渐开线转子副的造型参数化与尺寸最优化,基于渐开线的成形原理,从几何关系、理论型线、取值范围、实际型线和参数化模型等方面,给出实际型线的全参数化坐标方程与3D模型的构建方法;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,峰圆弧与谷圆弧仅为型线的过渡曲线,并不参与啮合运动;三维模型验证,均能实现零件与装配件的全参数化;容积利用系数的拟合精度高,4阶的多项式拟合能满足设计要求;实例参数下,105 mm节圆半径和1.367形状系数的优化结果,说明转子尺寸优选的必要性. 展开更多

关键词 罗茨泵 渐开线转子 造型参数化 容积利用系数 设计最优化

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泵用转子型线的摆线构造方法研究 被引量：14

9

作者 李玉龙 孙付春 张宸赫 《真空科学与技术学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第12期1025-1028,共4页

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;... 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。 展开更多

关键词 罗茨泵 摆线 转子型线 组合摆线 单一摆线 摆线推导

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泵用直谷转子的参数化造型与尺寸优选 被引量：10

10

作者 李玉龙 孙付春 +1 位作者 张宸赫 冉光泽 《真空科学与技术学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第10期825-828,共4页

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... 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。 展开更多

关键词 罗茨泵 直谷转子 参数化型线 尺寸优选

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弹性转子油气混输泵的非线性动力学研究 被引量：2

11

作者 连加俤 吴鑫燚 +3 位作者 黎义斌 许静 许生军 朱泽飞 《排灌机械工程学报》 CSCD 北大核心 2023年第12期1203-1211,共9页

为了研究弹性体转子外表面橡胶非线性变形对弹性体转子泵的影响,采用非线性单向流固耦合方法,建立转子啮合接触有限元模型,将非定常计算结果内流压力载荷施加到转子表面,研究圆弧转子型线和宽头刮边转子型线在不同的橡胶壁厚和出口压力... 为了研究弹性体转子外表面橡胶非线性变形对弹性体转子泵的影响,采用非线性单向流固耦合方法,建立转子啮合接触有限元模型,将非定常计算结果内流压力载荷施加到转子表面,研究圆弧转子型线和宽头刮边转子型线在不同的橡胶壁厚和出口压力下,对转子泵效率和启动扭矩的影响.结果表明,无论采用哪种型线,压差对橡胶剪应力和变形量影响较大,而转动角度对剪应力峰值影响较小;剪应力较大值主要出现在转子与衬套、转子与转子接触点附近靠高压区侧的圆弧区;壁厚与最大剪应力和橡胶变形呈正相关.设计的螺杆转子和得到的数据可用于弹性转子油气混输泵的设计和优化,延长弹性体转子油气混输泵在深海环境下的使用寿命,并大大节省了维护成本. 展开更多

关键词 弹性转子油气混输泵 圆弧转子型线 宽头转子型线 非线性流固耦合 深海油气混输

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基于B样条曲线的双螺杆压缩机转子型线设计 被引量：6

12

作者 何雪明 叶水平 +3 位作者 童洁 武美萍 张荣 纪小刚 《机械设计与研究》 CSCD 北大核心 2015年第5期133-137,共5页

为了克服双螺杆压缩机转子型线设计中型线参数调整不便等缺点,利用自由曲线易于修改的优点,提出将三次B样条曲线作为转子组成齿曲线设计性能更优的转子型线的设计方法。分别对新设计的转子型线和GHH型线所构成的压缩机内部流场进行CFD... 为了克服双螺杆压缩机转子型线设计中型线参数调整不便等缺点,利用自由曲线易于修改的优点,提出将三次B样条曲线作为转子组成齿曲线设计性能更优的转子型线的设计方法。分别对新设计的转子型线和GHH型线所构成的压缩机内部流场进行CFD仿真分析,结果表明:在相同条件下,运用三次B样条曲线设计的压缩机横向泄露更小,出口压力更高。最后通过实验验证了模拟仿真结果的有效性,说明将自由曲线引入到转子型线设计中有助于拓宽转子齿曲线的组成形式和设计高效型线。 展开更多

关键词 双螺杆压缩机 转子型线 三次B样条曲线 CFD仿真

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爪式真空泵新型齿轮爪式转子及其力学性能研究

13

作者 李杰杰 任纯吉 +5 位作者 王君 李影 潘诗洋 胡金月 李子珍 崔冬 《真空科学与技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第7期583-591,共9页

爪式转子的型线设计是决定爪式真空泵性能的关键因素。齿轮爪式转子采用新型曲折型啮合结构,显著降低了传统曲爪转子存在的转子间泄漏,然而齿轮爪式转子型线上仍存在多个不光滑点,降低了力学性能。针对这一问题,文章提出了一种新型高密... 爪式转子的型线设计是决定爪式真空泵性能的关键因素。齿轮爪式转子采用新型曲折型啮合结构,显著降低了传统曲爪转子存在的转子间泄漏,然而齿轮爪式转子型线上仍存在多个不光滑点,降低了力学性能。针对这一问题,文章提出了一种新型高密封椭圆弧型齿轮爪式转子,推导了该转子型线参数方程;分析了型线几何参数对爪泵相对余隙和容积利用率的影响,并与现有齿轮爪式转子进行对比;研究了新型转子的工作过程,对比分析了两种转子混合过程的余隙变化;对新型转子和现有齿轮爪式转子在工作过程中的应力和变形进行对比研究。研究结果表明:与现有齿轮爪式转子相比,新型转子的相对余隙减少10%以上,混合过程中的过压缩腔和膨胀腔减少,新型转子的吸气过程和混合过程中最大变形量分别减少10.11%和16.06%,极大改善了转子的性能。 展开更多

关键词 高密封型爪式转子 型线构建 几何性能 工作过程 受力分析

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