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      單螺杆泵的型線分析及工藝方法

      时间:2012-10-13 11:48作者:齿轮泵 点击:

    一、單螺杆泵的優點:

     

    單螺杆泵由于型线简单、型面精度要求不高,可采用无屑加工的高效工艺,所以价格低,在其结构及适应性等方面也有诸多优点,在非润滑介质、含固体介质和腐蚀性介质的输送方面独树一帜。目前,国内生产單螺杆泵的企业远多于生产双、三螺杆泵企业。單螺杆泵中单头單螺杆泵(即1/2型面)占绝大多数,而国际上已逐步推广先进的双头單螺杆泵(即2/3型面)。本文分析了它们的优缺点并探讨其工艺途径和横截面型线(各公式推导过程从略),为新型线的推广和应用提供参考。

     

    二、單螺杆泵几种型线的分析及工艺探讨:

     

    ( 一)、單螺杆泵幾種型線的分析:

     

    1、 型线种类:

     

    1)、 常规型线(1/2型面横截面型线如图l例所示,简称A型,是最古老的型线,由法国工程师Myan0首先提出。转子截形为圆。其直径D=2 a,偏心距e,节距t,单头。定子截形是两半径为a,圆心相距4e的长圆。其参数:节距T=2t,双头。转子运动轨迹是转子截面重心以e为半径在2 e为半径的圆内滚动r即所谓卡丹诺圆问鄹的行星运动。转子头数
    與定子頭數之比爲12。

     

    2)、新型線(2/3型面)
    橫截面如圖l(b)(c)所示,簡稱B型、C型,是近幾年國內外提出的新型線。
    B型转子截形为半径a,圆心相距4 e的长圆,其直径D=2 a,偏心距e,节距t,双头。C型转子截形是类椭圆,其直径D=2a,偏心距e,最大半径b=a+2e,节距t,双头。
    定子截形的形成如图I(d)圳所示。如前述卡丹诺圆运动,滚动半径为1.5 e,以e为半径的圆上一点运动轨迹谓之骨线(图2的三棱状内摆线K)。转子运动时,其对称轴线4 9问线段与骨线共轭,运动过程中转子外廓的展成线即为定子型线。虽运动轨迹相同,由于转子截形不同,所展成的定子型线差异甚大,B型为三瓣花形C型为类三角形。其节距丁=1.5 t,三头。转子头数与定子头数之比为23。






    2、型線方程:

     

    A B型转子型线方程相同i C型转子型线方程为类椭圆。
    新型線定予方程與骨線相關。圖2中,滾圓上的A1點,當圓心轉過由角時運動至赴點,其骨線方程爲式(I)。B型定子廓形是以a爲半徑的骨線等距線(侶線)與以a爲半徑的圓弧組成。侶線方程爲式(2)。純圓弧段是圓心不在原點的圓方程爲式(3)。X0和Y0爲骨線尖點坐標。C型定子型線方程與B型類似,故略。

     

    3、各型面優缺點

     

    1)、A型

     

    优点:转子和定子型线简单,生产历史长,加工经验丰富,有高效、经济的工艺方法。如转子采用连续冲压工艺制造空心螺杆厂(图3),不仅高效、省材,而且可提高泵的效率和寿命。通常,定 子多采用模具加工的橡胶制品。然而在高压情况,因橡胶受压变形,使介质回流,泵效率急剧下降,有的高压泵效率仅l.0%左右。解决此问题,刚性套是一个有效途径。因A型定子型线简单,使其刚性套的制造较容易(图3)

     

    缺點:由于轉子和定子接觸面的相對運動並非純滾動,尤其在定子兩直線段滑動速率較大,易磨損。
    2:2/3型
    同參數情況下,2/3型較A型流量大,因而同流量時體積較小。例如..e=0.2cm,D亍1.75cm,理論流量Q(m/r):
    A型:Q=1.36 T
    B型 Q=1.612T
    C型 Q=1.6041T
    同參數情況下,B型理論流量較A型大2πe2值,C型流量略小于B型。
    轉子是雙頭,因而其重心偏移率是A型的一半。從而可允許較高的轉速,且噪聲較小。每轉的腔室由2x3代替1x2,使泵脈動降低較多。腔室的增加也使滑動速率較大的區問瞬時速度比A型低,由此可減少磨損,提高壽命。此外,新型面密封性強,可提高容積效率。
    在新型線中,由于B型定子型線是由非連續方程曲線展成,廓形存在6個硬過渡點(,骨線侶線與尖點圓弧過度處),顯然對運轉壽命有所影響。然而C型定子廓形是由連續方程曲線展成,故無此現象。
    綜合分析,目前我國宜推廣C型泵。據悉,C型在一些國家已商品化,如德國阿爾維勒AG公司推出的AED系列等泵。

     

    (二)、工藝探討.

     

    1、A型轉子工藝較成熟,可采用成形車、靠模車、旋風銑、連續沖壓等方法。連續沖壓成型目前是A型轉子最佳生産方式之一。

     

    2、国外采用多轴腔机床加工2/3型转子,成本较高。国内已有单位引进其加工机床,如WEIN-GARTNER公司的VARID型五轴数控铣床,可加工很多种类螺杆的精密型面以及單螺杆泵的转子、模芯和刚性套。但單螺杆泵结构特点厂多为硬转子、软定动是属于型面复杂并非精密(相对双、三螺杆泵而言)的产品,因此如仅将其作为加工單螺杆泵的专用机床,则显然功能过剩。况且该型中等规格设备,价位约1000万元,也是值得考虑的问题。据作者经验分析,样机或小批生产用带靠模装置的普通机床即能完成,若大批生产,在现有A型转子加工机床上安装仿型铣头,作者已完成结构设训即可胜任。

     

    3、 A型橡胶定子模芯加工可采用车、铣、磨等多种方法,各厂对此已有丰富经验。新型线模芯的工艺方法与A型类同。关键是要有正确的型线坐标信线性或非线性收缩的补偿匐。A型刚性套的加工用普通万能机床即可,2/3型刚性套加工则需极昂贵的设备。

     

    三、CAD型線設計實例:

     

    1、本文用類似三螺杆泵型線改進所用的軌迹法進行編程。該方法簡單可靠,無需建立包絡方程,該程序已用于雙、三螺杆泵的型線設計。

     

    2、 程序为模块化设计,将其以程序包纳入刀具设计软件后,不仅可计算單螺杆泵转子、定子的端、轴、法截面,还可计算转子、定子模芯的成形车、铣、滚、磨等刀具型线以及该刀具的铲磨砂轮工艺参数。程序还具有各类橡胶模芯收缩量的补偿功能,为單螺杆泵新旧型线的研究和生产提供了方便。


     

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