多头单螺杆泵端面线型设计
LZG-30单头螺杆型干式真空泵的建模与仿真
摘要本文的研究对象,螺杆型干式真空泵,吸入腔没有任何工作液,保证了空间用泵无污染;没有油蒸汽排放,保证清洁的外部环境。
由于转子齿面之间有间隙,因而可以抽除含有灰尘或腐蚀性的有毒气体。
本课题主要集中在以下几个方面:基本原理的干式螺杆真空泵,阴阳转子螺杆型线的研究,螺旋型面线是单边等螺距型线,演绎数学的计算,建立几何模型面型线方程推导,然后螺旋齿面方程推导。
几何特征研究等。
设计完成后应用solidworks软件做运动仿真对真空泵转子做三维建模,并且模拟转子运动展示其工作过程.关键词:干式螺杆真空泵转子型线三维建模运动仿真Modeling and Simulation ofLGZ-30 single screw dry vacuum pumpAbstractThe research object of this paper, Dry screw vacuum pump, The suction chamber with no working fluid, ensure the space is pumped from pollution; No oil vapor emissions, guarantee the clean of the external environment. Due to the gaps between the rotor tooth surface of Yin and Yang, thus it can be pumped in addition to containing dust, or corrosive, poisonous gases. The author studies mainly focus on the following aspects: the basic principles of dry screw vacuum pump. Yin and Yang screw type line of research. Screw type face line made bilateral symmetric circular arc line, deduce the mathematical expressions of meshing principle, establish geometric model face type line equation is deduced, and then screw tooth surface equation is deduced. Geometric characteristics research, etc.After the design is completed using SolidWorks software to do motion simulation to do 3D modeling of vacuum pump rotor.And the simulation of rotor motion display their works.Keywords: dry screw vacuum pump rotor type line Three-dimensional modeling Motion simulation目录绪论 (1)1 螺杆型干式真空泵的概述 (2)1.1 课题背景及研究意义 (2)1.2 螺杆真空泵在国内外的研究现状与发展方向 (4)1.3 论文包括的主要内容 (5)1.4 论文的组织结构 (6)2 螺杆干式真空泵转子型线的研究 (7)2.1 常见转子型线比较 (7)2.2 单头等螺距矩形螺纹转子型线 (8)2.2.1转子型线要素 (8)2.2.2转子型线设计原则 (9)2.2.3转子螺旋齿面方程 (10)3 螺杆干式真空泵工作原理 (12)3.1 吸气过程 (12)3.2 压缩过程 (12)3.3 排气过程 (13)4 螺杆干式真空泵设计计算 (14)4.1螺杆基本尺寸 (14)4.2排气量 (16)4.2.1理论排气量 (16)4.2.2实际排气量 (17)4.3进排气孔口 (18)4.3.1轴向进气口 (18)4.3.2轴向排气口 (19)4.4极限真空度、功率及冷却水量 (19)4.5轴的强度计算 (20)4.6同步齿轮的设计计算 (20)4.6.1齿轮尺寸计算 (21)4.6.2齿轮强度校核 (21)5 单头螺杆干式真空泵的应用 (22)5.1 应用范围 (22)5.2 抽气原理与结构 (22)6 三维建模与运动仿真 (23)6.1 SolidWorks介绍 (23)6.2 转子三维建模 (24)6.3 转子运动仿真 (26)结论 (27)参考文献 (28)致谢 (29)绪论1905年德国人沃尔夫岗.盖德发明了油封式旋片泵，从此各种以油为工作液、润滑剂、密封液的真空泵如雨后春笋般迅速普及，统治了真空设备市场近百年。
石油钻井设备与工具-王镇全 第二节 螺杆钻具
定子
转子 转动 方向
封线，形成一Байду номын сангаас一个的密封空
腔。 当具有一定能量的压力液
进入转、定子形成的密封腔，
并从马达的一端流到另一端时， 推动转子在定子中转动，将液 压能转换为机械能，这就是螺 杆马达的基本工作原理。
液流
万向节
3、螺杆马达的机械特性分析
在不计损失时，根据容积式机械工作过程中的能量守恒，在单
1.2 井底温度
型有一定要求外，还要求转子与定子的长度须不小于最小
限度，即最小长度要大于螺距。 转子轴线和定子轴线间有一距离，称为偏心距，一般 以e 表示。
2 、工作原理
螺杆钻具是一种容积式(液压式)机械，其理论基础基于帕斯卡原 理.。
P1>P2
P2
P1
转子和定子具有特殊的啮
合结构，啮合点沿轴向经大于 一个螺距的距离后形成螺旋密
能转换为机械能。
特殊说明
旁通阀不是螺杆钻具工作时的必须部件。在
水平钻井中，为了防止停泵时环空钻井液内的岩 屑从旁通阀的筛板进人马达，往往不装旁通阀， 或把旁通阀的弹簧取出来使旁通阀呈常闭状态， 而在直井段的钻柱上安装一个钻柱旁通阀，来代 替钻具旁通阀的作用。
二、马达的结构及工作原理
1、马达的组成及结构简介
速大扭矩特性。
三） 万向轴总成
万向轴总成由两个元件组成：壳体和万 向轴。壳体通过上、下锥螺纹分别和马达 定子壳下端及传动轴壳体上端相连接。
直螺杆钻具的万向轴壳体无结构弯角， 而弯壳体螺杆钻具万向轴壳体则是一个带 有结构弯角的弯壳体。
万向轴有几种不同的结构形式， 例如应用最普遍的为瓣型连接轴和挠 性连接轴(有一定柔度、上下两端为 连接螺纹的光轴）以及其他形式的万 向轴。万向轴的上端和马达转子下端 相连，而下端则和传动轴上端的导帽 相连。
基于Pro／E的三头单螺杆泵线型设计
中 图分 类号 ： ９ ３ ３ ＴＥ ３ ．
Ｏ 引 言
单螺 杆泵 虽然 只有转 子 和定子 ２个 元件 ， 兼有 容 积 式 动力 机 和 一齿 差 行 星减 速 器 ２种 功 能．在相 却 同结 构尺 寸 条件 下 ， 头单 螺杆 泵与 单头 单 螺杆 泵相 比流 量增 加 １ ５ ， 此 同时 ， 降低 螺 杆 一衬 套 幅 三 ４ 与 还
基 于 Ｐ ｏ Ｅ 的 三 头 单 螺 杆 泵 线 型 设 计 ｒ／
韩 国 有 ，任 彬 ，杜 秀 华
（大 庆 石 油 学 院 机 械 科 学 与 工 程 学 院 ， 龙 江 大庆 １３ １ 黑 ６ ３ ８）
摘
要 ： 对 各种 摆 线 分 析 比较 的基 础 上 ， 出了 采 用 短 幅 内摆 线 作 为 原 始 齿 形 曲线 用 于 定 子 ， 共 轭 曲 线 用 于 转 在 提 其
杆 泵 的线 型设计 中．在 理论 上短 幅 内摆线 克服 了 以上 ２种 摆 线 的 缺点 ， 摆线 上无 尖点 ．由短 幅 内摆 线 等距线 形 成 的线 型具 有 光滑 、 不打 扣或 打扣 轻微 （ 由橡 胶 的 大 变形 得 以补 偿 ） 优 点．因此 ， 可 等
１ Ｊ
在 三头单 螺杆 泵线 型设 计 中 ， 用短 幅 内摆线 作 为 原始 齿 形 曲线 采
用 于定子 ， 其共 轭 曲线用 于转 子． 短 幅 内摆 线是 滚 圆（ 半径 为 ｒ 沿 导 圆 （ 径 为 Ｒ） ） 半 内壁 作 连 续 纯滚 动 时 ， 滚 圆相 固连 、 点距 （ 圆 内动 点距 滚 圆圆心 的距 离） 与 动 滚 为 Ｅ的动 点 Ｍ 在导 圆所 在平 面 上 的运 动 轨 迹 ， 图 １ 见 ．令 ｋ Ｅ — ／ ｒｋ为 内摆线 的变 幅 因数 ， 是 １时 ， 长 幅 内摆 线 ； 一 １时 ， ， ］当 ＞ 为 ｋ 为普 通 内摆线 ；＜ １时 ， 是 为短 幅 内摆 线 ．
单螺杆泵的结构设计与性能分析(全套图纸)
目录摘要 (III)Abstract (III)1 绪论 (1)1.1 研究背景及研究意义 (1)1.2 国内外研究综述 (1)1.2.1 国外螺杆泵的应用现状 (1)1.2.2 国内螺杆泵的应用现状 (2)1.4 本题的研究内容和方法 (3)2 单螺杆泵概述 (4)2.1 引言 (4)2.2 基本结构和工作原理 (5)2.3 性能参数 (8)2.4 应用特点 (10)2.5 单螺杆泵的特性 (11)2.6 单螺杆泵的选用 (11)3 单螺杆泵结构设计与性能计算 (13)3.1单螺杆泵结构设计 (13)3.1.1 螺杆和衬套尺寸的确定 (13)3.1.2 螺杆和衬套的型线设计 (14)3.2 单螺杆泵材料的选用 (18)3.3 单螺杆泵的加工制造 (20)3.3.1 螺杆的加工 (20)3.3.2 单螺杆泵橡胶定子的加工 (20)3.4 单螺杆泵的性能计算 (22)4 单螺杆泵应用实例设计 (24)5 单螺杆泵的性能分析与运动仿真 (27)5.1 单螺杆泵的性能分析 (27)5.2 单螺杆泵三维模型的建立 (27)6 结论与展望 (30)6.1 结论 (30)6.2 展望 (30)谢辞 (32)参考文献 (33)摘要随着工业技术的不断发展，各种液体的输送显得尤为重要，而作为液体传动工具的单螺杆泵亦显得举足轻重。
工业的发展对单螺杆泵提出了更高的要求，某些特定的行业用单螺杆泵的工作条件十分恶劣，研制和开发使用性能良好的单螺杆泵将带来广阔的社会效益和经济效益。
为更好的满足特定工作条件的需要，本论文详细阐述了单螺杆泵的工作原理和结构特点，并在传统的设计理论体系基础上，利用现有的设计手段和工具，根据给定的流量、压力来设计和选取合适的单螺杆泵结构参数，完成对单螺杆泵结构设计计算、主要性能计算和影响因素分析，在此基础上利用三维建模手段，建立有效的单螺杆泵三维模型，对所设计的单螺杆泵进行简单运动仿真，为其性能进一步改进提供了一定参考。
螺杆泵基础知识
02
螺杆泵的主要部件
螺杆
螺杆是螺杆泵的核心部件，主 要作用是传递动力，推动液体
向前。
螺杆通常由高强度合金钢制成 ，并经过硬化和抛光处理，以 获得良好的耐磨性和抗腐蚀性
。
根据外形，螺杆可分为单头和 多头两种类型，单头螺杆适用 于高粘度液体，而多头螺杆则
可以提高泵的流量。
泵体
泵体是螺杆泵的另一个核心部件，主要作用是容纳螺杆和 轴承，以及作为液体的进出口。
食品饮料工业
在食品饮料工业中，螺杆泵用于将各种流体从一个地方输 送到另一个地方，例如将饮料从生产线上输送到包装机。
螺杆泵在食品饮料工业中需要满足卫生和清洁要求，以确 保流体不被污染。这些泵通常需要易于清洗和消毒，以符 合相关法规和食品安全标准。
其他应用领域
螺杆泵还可应用于其他许多领域，例如环保、水 处理、电力工业、造船业和采矿等。
在电力工业中，螺杆泵用于将各种流体从一个地 方输送到另一个地方，例如将冷却水从发电机输 送到散热器。
在环保和水处理领域，螺杆泵用于将各种流体从 一个地方输送到另一个地方，例如将污水从污水 处理厂输送到排放口。
在采矿和造船领域，螺杆泵用于将各种流体从一 个地方输送到另一个地方，例如将燃料从油库输 送到船舶发动机。
泵体通常由铸铁或铸钢制成，设计时应考虑液体的进出口 位置和大小，以确保泵的高效运行。
轴承和轴封
轴承是支撑螺杆旋转的重要部件，通常采用滚动轴承或滑动轴承。
轴封是一种密封装置，用于防止液体泄漏和空气进入泵体。
轴封通常采用机械密封或填料密封两种形式，机械密封具有较长的使用 寿命和较低的维护成本，但需要更高的加工精度。填料密封则具有更好 的适应性，但需要定期更换填料。
螺杆泵由于其具有较高的流量和可靠性，成为石油和天然气工业中流体输送的首 选设备。它们可以在恶劣的条件下运行，例如高温和高压，并且易于维护和修理 。
泵选型及西派克螺杆泵
水泵选型及西派克螺杆泵情况
张
雄
2010.5
水泵选型及西派克螺杆泵情况介绍
水泵定义及分类
水泵性能参数
主要 内容
离心泵特性曲线
工作点的确定
水泵选型
西派克螺杆泵介绍 西派克螺杆泵注意事项
水泵选型及西派克螺杆泵情况介绍
水泵定义 水泵是输送和提升液体的机器。它把原动机的机械能转 化为被输送液体的能量，使液体获得动能或势能。
水泵选型及西派克螺杆泵情况介绍
水泵性能参数
转速 n 泵主轴转速，即叶轮的转速。
转 速 汽 蚀 余 量
直联电机时，泵转速及为电机转速。
常用电机：n=1800~2900 r/min (转/分，rpm） 允许汽蚀余量〔NPSH〕 衡量泵吸入性能的抗汽蚀能力，用来标定泵的安装高度。 （1）在保证水泵不发生汽蚀的情况下，水泵吸水口处所允许 的真空度，叫做水泵的允许吸上真空度。用符号Hs表示。 （2）水泵吸水口处单位重量的水超出水的汽化压力的富余能 量，叫做水泵的汽蚀余量。
a、合理选择管道直径，管道直径大，在相同流量下、 液流速度小，阻力损失小，但价格高，管道直径小，会 （1）介质的特性：介质名称、比重、粘度、腐蚀性、毒性等 导致阻力损失急剧增大，使所选泵的扬程增加，配带功 率增加，成本和运行费用都增加。 （2）介质中所含因体的颗粒直径、含量多少 b、管道布置应尽可能布置成直管，尽量减小管道中的 附件和尽量缩小管道长度，必须转弯的时候，弯头的弯 （3）介质温度：（℃） 曲半径应该是管道直径的3～5倍，角度尽可能大于90℃。 c、泵的排出侧必须装设阀门（球阀或截止阀等）和逆 （4）所需要的流量 Q： 一般工业用泵在工艺流程中可以忽略 止阀。阀门用来调节泵的工况点，逆止阀在液体倒流时 管道系统中的泄漏量，但必须考虑工艺变化时对流量的影响 可防止泵反转，并使泵避免水锤的打击。（当液体倒流 时，会产生巨大的反向压力，使泵损坏） （5）压力：吸水池压力，排水池压力，管道系统中的压力降 （扬程损失）
单螺杆泵的型线分析及工艺方法
单螺杆泵的型线分析及工艺方法单螺杆泵是一种常用的容积式离心泵，广泛应用于化工、石油、冶金、煤炭等领域。
其工作原理是通过单个转动的螺杆将液体吸入螺杆腔体，然后随着螺杆旋转，将液体推送至出口。
在单螺杆泵的工艺中，型线分析起着至关重要的作用。
型线分析是指通过对泵的螺杆和泵体进行的形状和尺寸的分析，来确定泵的性能和工艺参数的过程。
首先，需根据使用要求选择合适的螺杆材料，通常为不锈钢或合金钢。
然后，根据所需流量、扬程和介质特性，确定螺杆尺寸和参数。
在确定完螺杆的尺寸后，绘制出螺杆的型线图。
具体工艺方法如下：1.定义原点：确定螺杆的起点，通常为螺杆的进口。
2.绘制基准线：根据螺杆的工作原理，绘制螺杆的轴向线和径向线。
轴向线垂直于螺杆轴线，在垂直平面上排列。
径向线是在垂直平面上以一定的角度分布的线。
3.绘制螺杆线：从原点开始，按照一定的转角绘制螺杆线。
转角的大小取决于泵的性能要求和介质特性。
4.绘制螺杆腔体：根据螺杆的线形，选择适当的螺杆腔体形状。
常见的螺杆腔体形状有圆柱形、圆锥形和圆弧形。
5.绘制螺杆螺纹：根据螺杆线的斜率和转角，绘制螺杆螺纹。
螺纹的形状和尺寸也要根据所需的泵性能来确定。
通过型线分析，可以确定单螺杆泵的结构尺寸和形状，保证泵的正常运行和提高泵的性能。
在实际应用中1.螺杆线的转角：转角的大小会影响螺杆的流量和压力。
通常情况下，转角越大，流量越大，但同时也会增加泵的能力要求和功耗。
2.螺杆线的细节：细节包括螺纹的深度、距离和形状等。
细节设计合理与否会直接影响到泵的性能和运行稳定性。
3.螺杆腔体的尺寸：螺杆腔体的尺寸要合理设计，以保证螺杆的正常运转和液体的顺畅流动。
4.泵体结构：泵体的结构要考虑到螺杆线的特性和介质的特性，选择合适的材料和加工工艺，以保证泵的耐腐蚀性和使用寿命。
总之，型线分析及工艺方法是单螺杆泵设计和制造过程中不可或缺的步骤。
通过合理的型线分析和工艺选取，可以确保泵的性能和工作稳定性，满足用户的需求。
螺杆泵整泵的外形安装尺寸
G(LB)系列单螺杆泵的整泵外形与安装尺寸产品型号外型及安装尺寸（mm）备注L L1L2P H H1g AD AA A AB DN1 DN2 l l1l2L3l x n-Фd xGF10-2-4/0.55673376 285200233 14345150 233 130 165G1" G3/4"520 90 350- 166 4-Ф15200GF10-2-6/0.37GF10-2-0.37T 868 480 283 153 100 200160 190 590 400G15-2-4/1.11010697 310345250 1509015525032 25930 215 500 233GF15-2-4/1.1 G15-2-6/0.75 GF15-2-6/0.75 G15-2-0.55CJ4451210 510 364 200 268 185 225 1000 150350 350 143 4-Ф15GF15-2-0.55CJ445 G15-2-1.1T1250 550 440242158 305216 256 1070200- 193 4-Ф15GF15-2-1.1TLB50X4-6/5.5 1458 940515 560425100210 35065 501320450 4502106-Ф19 350LBF50X4-6/5.5 1448 930 550 200 LB50X4-8/3 1458 940 560 210 LBF50X4-8/3 1448 930 550 200LB50X4-1.5J228 1494 940551560420 280 160 294 1270 210LBF50X4-1.5J228 1484 930 550 200LB50X4-1.1J130 1469 940526 560 210LBF50X4-1.1J130 1459 930 550 200LB50X4-5.5T 1748 940805 560590 310 230 440 318 358 1460 230 500 -245LBF50X4-5.5T 1738 930 550 235G(LB)系列单螺杆泵的整泵外形与安装尺寸产 品 型 号外 型 及 安 装 尺 寸 （mm ） 备 注LL 1L 2 P H H 1g AD AA A AB DN1 DN2 ll 1l 2L 3l x n-Фd x G30-1-6/2.2 1121 718 400 340 353200 100190 315 218 25050401020110 430 370 115 6-Ф19 200GF30-1-6/2.2 1113 710 342 107 G30-1-8/1.1 1101 718 380 340 345180 285 188 2101012115 GF30-1-8/1.1 1093 710 342 107G30-1-0.75J228 1116 718 395 340 342 242 155 295 240 280 980 150 350 350145 GF30-1-0.75J228 1108 710 342 137 G30-1-0.55J135 1150 718 429 340 145 GF30-1-0.55J135 1142 710 342 137 G30-2-6/4 1370 852 515 475 408 225 210 351 250 282 1240 180400 400185 350GF30-2-6/4 1362 844 467 177 G30-2-8/2.2 1330 852 475 475 185GF30-2-8/2.2 1322 844 467 177 G30-2-0.75J130 1250 852 395475 342242155 295 240 2801080150 145 GF30-2-0.75J130 1242 844 467 137G30-3-6/5.5 1472 954 515577 425210 3502162601360500 500145 GF30-3-6/5.5 1464 946 569 137 G30-3-8/3 1472 954 577 145 GF30-3-8/3 1464 946 569 137 G30-3-1.5J228 1508 954 551 577 420 280 160 294 255 1320 200 450 450195 GF30-3-1.5J228 1500 946 569 187 G30-3-1.1J130 1483 954 526 577 195 GF30-3-1.1J130 1475 946 569 187 G30-1-2.2T 1366 718 645 340 450 225 185 360 300 350 1130 165 400 -170200GF30-1-2.2T 1358 710 330 162 G30-2-4T 1540 852 685 475 540 290 195 388 280 320 1310200 450195 350 GF30-2-4T 1532 844 467 187 G30-3-5.5T 1762 954 805577 595 310230 440 318 3601480550 195 GF30-3-5.5T 1754 946569187G(LB)系列单螺杆泵的整泵外形与安装尺寸产 品 型 号外 型 及 安 装 尺 寸 （mm ） 备 注LL 1L 2 P HH 1gADAAAAB DN1 DN2ll 1l 2L 3l x n-ФdxG35-1-8/2.2 1258 780 475400 408 225100210 351 250 28265501150 175400 400195 6-Ф19350GF35-1-8/2.21248 770390185 G35-1-1.5DJ/550 1313 780 530 400380 242160 285 210 2501100150160GF35-1-1.5DJ/550 1303 770 390 150 G35-1-1.5J228 1334 780 551400 420 280160 294 216 255180190 GF35-1-1.5J228 1324 770 390 180 G35-1-1.1J130 1309 780 526 400 190 GF35-1-1.1J130 1299 770 390 180 G35-2-8/5.5 1543 940 600 560 495 270255 420 254 2941400 200500 500210200GF35-2-8/5.5 1533 930 550 200 G35-2-3DJ/550 1508 940 565 560 380 242185 310 210 250 1260 130 140 GF35-2-3DJ/5501498 930550 130 G35-2-2.2DJ/380 1508 940 560 140 GF35-2-2.2DJ/380 1498 930 550 130 G35-2-1.5J130 1494 940 551560 420 280160 294 216 2551270 200450450210GF35-2-1.5J130 1484 930 550 200 G35-1-4T 1483 780 700400 540 290195 388 280 3201220 170-180 GF35-1-4T 1473 770 390 170 G35-2-11T 1898 940 955560 640 335255 485 356 3961550 250 500260 350 GF35-2-11T1888 930555250G(LB)系列单螺杆泵的整泵外形与安装尺寸产品型号外型及安装尺寸（mm）备注L L1L2P H H1g AD AA A AB DN1 DN2 l l1l2L3l x n-Фd xG40-1-3DJ460 1470 902565452408 270120 185 310210 25080 651230100 500 5001026-Ф19 350GF40-1-3DJ460 1420 852 380 242 1190 92 G40-1-2.2DJ380 1470 902 408 270 1230 102 GF40-1-2.2DJ380 1420 852 380 242 1190 92 G40-1-1.5DJ230 1435 902530408 270160 2851230 102GF40-1-1.5DJ230 1385 852 380 242 1190 92G40-1-1.5J130 1456 902551 420 280 294 216 255 1250 180 450 450 182GF40-1-1.5J130 1406 852 1210 200 400 400 192G40-1AJ-3DJ460 1612 1044565585 408 270185 310210 2501370180 500 500182GF40-1AJ-3DJ460 1562 944 380 242 1330 172G40-1AJ-2.2DJ380 1612 1044565 408 270 1370 182GF40-1AJ-2.2DJ380 1562 944 380 242 1330 172 G40-1AJ-1.5DJ230 1577 1044530408 270160 2851370 182GF40-1AJ-1.5DJ230 1527 944 380 242 1330 172G40-1AJ-1.5J130 **** ****551 420 280 294 216 255 1390 182GF40-1AJ-1.5J130 1548 944 1350 172 G40-1-4T6 1765 902860 452595 310 235 4501440200500-202GF40-1-4T6 1715 852 1400 192G40-1AJ-4T6 1907 1044585 1590600202GF40-1AJ-4T6 1857 944 1540 192G(LB)系列单螺杆泵的整泵外形与安装尺寸产品型号外型及安装尺寸（mm）备注L L1L2P H H1g AD AA A AB DN1 DN2 l l1l2L3l x n-Фd xG40-2-5.5DJ46017951102 690654438 270120215 355240 28080 651470200 550 550 2026-Ф19 350GF40-2-5.5DJ460G40-2-4DJ3801740 635195 335GF40-2-4DJ380 G40-2-2.2DJ2301715 610185 325GF40-2-2.2DJ230G40-2-2.2J1301714 609 485 315 365 270 310 250 500 500 252 GF40-2-2.2J130G40-2AJ-5.5DJ46019371244 690785438 270215 355240 2801610 200 600 600 202GF40-2AJ-5.5DJ460G40-2AJ-4DJ3801882 635 195 335 GF40-2AJ-4DJ380G40-2AJ-2.2DJ2301857 610185 325GF40-2AJ-2.2DJ230G40-2AJ-2.2J1301856 609 485 315 365 270 310 GF40-2AJ-2.2J130G40-2-11T62130 11021025 652655 335 270 512 356 3961720 270 600-272450GF40-2-11T6G40-2AJ-11T62272 1244 785 1870 200 750 202 GF40-2AJ-11T6G(LB)系列单螺杆泵的整泵外形与安装尺寸产品型号外型及安装尺寸（mm）备注L L1L2P H H1g AD AA A AB DN1 DN2 l l1l2L3l x n-Фd xG50-1-5.5DJ460 1808 1115690567438 270 132215 355240 280100 801480200550 550 2026-Ф19 350GF50-1-5.5DJ460 1685 992 513 120 1370 500 500 195G50-1-4 DJ380 1753 1115635 567 132195 3351480 550 550 202GF50-1-4DJ380 1630 992 513 120 1370 500 500 195G50-1-2.2DJ230 1728 1115610 567 132185 3251480 550 550 202GF50-1-2.2DJ230 1605 992 513 120 1370 500 500 195G50-1-2.2J96 1727 1115609 567485 315132185 365 270 3101490 250 500 500 252GF50-1-2.2J96 1604 992 513 120 1375 225 460 460 220G50-1AJ-5.5DJ460 1906 1213690677438 270 132215 355240 2801580200 600 600202GF50-1AJ-5.5DJ460 1856 1163 683 120 1530 195G50-1AJ-4DJ380 1851 1213635 677 132195 3351580 202GF50-1AJ-4DJ380 1801 1163 683 120 1530 195G50-1AJ-2.2DJ230 1826 1213610677 132185 3251580 202GF50-1AJ-2.2DJ230 1776 1163 683 120 1530 195G50-1AJ-2.2J96 1825 1213609 677485 315132365 270 3101590 202GF50-1AJ-2.2J96 1775 1163 683 120 1543 195G50-1-7.5T6 2073 1115980 567655 335132270 512 356 3961730 300600-302GF50-1-7.5T6 1950 992 513 120 1600200 195G50-1AJ-7.5T6 2196 1213 677 132 1840700 202GF50-1AJ-7.5T6 2146 1163 683 120 1800 195G(LB)系列单螺杆泵的整泵外形与安装尺寸产品型号外型及安装尺寸（mm）备注L L1L2P H H1g AD AA A AB DN1 DN2 l l1l2L3l x n-Фd xG50-2-11DJ460 2239 1371865823460 270 132260 425254 294100 801860200750 750 2026-Ф19550GF50-2-11DJ460 2116 1248 769 120 1740 700 700 195G50-2-7.5DJ380 2179 1371805 823132215 380 1860 750 750 202GF50-2-7.5DJ380 2056 1248 769 120 1740 700 700 195G50-2-5.5DJ230 2139 1371765 823 132 1860 750 750 202GF50-2-5.5DJ230 2016 1248 769 120 1740 700 700 195G50-2-4J93 2098 1371724 823560 360132205 410 300 3401840 250 650 650 256GF50-2-4J93 1975 1248 769 120 1720 285 570 570 285G50-2AJ-11DJ460 2337 1469865933460 270 132260 425254 2941950 200 750 750202GF50-2AJ-11DJ460 2287 1419 939 120 195G50-2AJ-7.5DJ380 2277 1469805933 132215 380 202GF50-2AJ-7.5DJ380 2227 1419 939 120 195G50-2AJ-5.5DJ230 2237 1469765 933 132 202GF50-2AJ-5.5DJ230 2187 1419 939 120 195G50-2AJ-4J93 2196 1469724 933560 360132205 410 300 340202GF50-2AJ-4J93 2146 1419 939 120 195G50-2-15T6 2544 13711170 823690 360132285 540 406 4462040 250 500-256 8-Ф19450GF50-2-15T6 2421 1284 769 120 1920 300 650 300 6-Ф19G50-2AJ-15T6 2642 1469 933 132 2150150 600 1528-Ф19GF50-2AJ-15T6 2592 1419 939 120 2110 145G(LB)系列单螺杆泵的整泵外形与安装尺寸产品型号外型及安装尺寸（mm）备注L L1L2P H H1g AD AA A AB DN1 DN2 l l1l2L3l x n-Фd xG60-1-7.5DJ46020371304 730716438 270150215 355 240 280125 1001660 150 700 700 1626-Ф19 350GF60-1-7.5DJ460G60-1-5.5DJ3801997 690GF60-1-5.5DJ380G60-1-4DJ2302017 710 460 195 360 254 294 1780 200 212 GF60-1-4DJ230G60-1-4J932031 724 560 360 205 410 300 340 1800 300600 600 312GF60-1-4J93 G60-2-15DJ46025051592 9101004460 270260 425254 2942070 1501628-Ф19700GF60-2-15DJ460G60-2-11 DJ3802460 865 GF60-2-11DJ380G60-2-7.5DJ2302400 805215 380GF60-2-7.5DJ230G60-2-5.5J932380 785 560 360 420 300 340 2080 300 500 500 312 GF60-2-5.5J93G60-1-11TZD10-12600 1304 980 716 655 335 140 482 356 396 2230150 650100(AC)162350G60F-1-11TZD10-1 G60-2-18.5TZD15-13163 1592 1130 1004 705 360 190 610 470 510 2710 800 118(AC) 700G60F-2-18.5TZD15-1G(LB)系列单螺杆泵的整泵外形与安装尺寸产品型号外型及安装尺寸（mm）备注L L1L2P H H1g AD AA A AB DN1 DN2 l l1l2L3l x n-Фd xG70-1-7.5DJ38021511343 805785460 270150215 380 254 294125 1001820 200 700 700 2126-Ф19 350GF70-1-7.5DJ380G70-1-5.5DJ2302111 765 GF70-1-5.5DJ230G70-1-4J932070 724 560 360 205 410 300 340 1810 300600 600 312GF70-1-4J93 G70-2-15DJ38025761663 9101075460 270260425 254 294 2140 150 1628-Ф19700GF70-2-15DJ380G70-2-11DJ2402581 915 490 290 438 280 320 2180 200 212 GF70-2-11DJ240G70-2-5.5J932451 785 560 360 215 420 300 340 2130 300 500 500 312 GF70-2-5.5J93G70-1-11TZD15-22764 1343 980 755 655 335190 582 410 450 2400 150 700123(AC)162 350GF70-1-11TZD15-2G70-1-22TZD15-23274 1663 1170 1075 705 360 610 470 510 2780 200 800 118(AC)212 700GF70-1-22TZD15-2G(LB)系列单螺杆泵的整泵外形与安装尺寸产品型号外型及安装尺寸（mm）备注L L1L2P H H1g AD AA A AB DN1 DN2 l l1l2L3l x n-Фd xG85-1-11DJ30524181550 865850508 308200260 425290 330150 1251950220 500 500 2988-Ф19700GF85-1-11DJ305G85-1-7.5DJ2102358 805 215 380GF85-1-7.5DJ210G85-1-5.5J912338 785 560 360 215 420 300 340 1940 GF85-1-5.5J91G85-2-22DJ30529781950 10251250510 310285 463305 3552400 300 600 600 378 1200GF85-2-22DJ305G85-2-15DJ2102913 960 260 438GF85-2-15DJ210G85-2-11J913003 1050 632 390 260 520 450 490 GF85-2-11J91G85-1-1.5TZD15-62996 1550 1025 850 653 348 190 583 415 455 2560 230 700 87.5(AC) 312 550G85F-1-1.5TZD15-6G85-2-30TZD20-63716 1950 1280 1250 775 390 230 728 530 570 3140 200 900 163.5(AC) 282 1200G85F-2-30TZD20-6G105-1-18.5DJ210 30862038 10451191560 335195285 483 355 395200 2002630 200 750 750 2158-Ф19 700G105-1-11J80 3090 1050 632 390 260 520 450 490 2580 300 650 650 315G105-2-30DJ210 37382550 11851703640 335 310 528 355 395 3170 200 700 700 215 10-Ф241200G105-2-22J80 3658 1145 632 390 285 545 450 490 3070 400 750 750 415 8-Ф19G105-1-22TZD20-8 3793 2038 1170 1191 705 360195 230 700 544 584 3240220 700131157.5(AC)23510-Ф24 700G105-2-45TZD20-8 4506 2550 1425 1703 840 435 755 595 635 3940 12-Ф24 1200。
单螺杆设计指南
单螺杆挤出机一、常规三段式单螺杆1、三段式单螺杆2、存在问题（塑化）物料在单螺杆中的塑化主要发生在熔融段，产生熔融的热源主要有两个：一外部热源；二物料在熔融段的剪切热。
在常规三段式螺杆中，固体床和熔池同居在熔融段一个螺槽中，熔池不断增宽，固体床变窄，从而减少了固体床与料筒壁的接触面积，减少 了料筒壁直接传给固体床的热量，降低了熔融效率，致使挤出量不高。
（固体床变窄）在常规三段式单螺杆中，当固体床宽度减少至他的初始宽度的10%时，固体床出现缝隙，溶体不断挤入其内，当外力超过固体床的抗张强度时，固体床解体形成固体碎片。
固体碎片混入以熔融的塑料中，被溶体所包围，固体碎片不能直接与料筒接触获得外部热量，只能从包围它们的溶体中获得热量，同时熔融聚合物的传热性能差，完全将碎片熔融是很漫长的。
漂浮在溶体中的固体碎片受的剪切力很小，很难从剪切获得热量。
从挤出表面就可以看出，在线缆的表面有疙瘩，未塑化的硬质颗粒。
从上述来看，解决此类问题，通常采用的情况，加料段不能提高温度，只能在熔融段提高机筒温度来实现此类问题。
3、解决措施目前，为了克服三段式单螺杆带来的熔融效率低，塑化不均匀的缺点，常见的改善方法：a：加大长径比b：提高螺杆转速c：加大熔融段的螺槽深度二、固液分离型螺杆（BM螺杆）1、设计思路针对常规全螺纹三段式螺杆因固液相共存于同一螺槽中所产生的缺点，故设计方案将已熔融的物料与未熔融的物料尽早分离，而促进未熔融物料更快的熔融，使已熔融物料不在承受过热的剪切，而获得低温挤出，在保证塑化质量前提下提高挤出量。
2、结构原理在螺杆的熔融段再附加一条螺纹，即熔融段的螺槽分成两个螺槽，一条螺槽与加料段螺槽相通，另一条螺槽与熔融段相通。
最终在液体槽宽度为零的那一点固液相发生分离，在固相螺槽的宽度为零的那一点熔融完成。
分离型螺杆（BM螺杆）与普通螺杆的本质在于熔融段。
分离型螺杆在熔融段有一条起屏障作用的副螺纹，把固态塑胶与熔融塑胶分开。
三头螺杆
摘要螺杆泵以其运动部件少、排量均匀、适应性强等特点在油田得到广泛的应用。
多头单螺杆泵与单头单螺杆泵相比具有排量大、效率高、能耗低、转子受力状况好等优点，在国际上得到逐步的推广。
国内由于对多头单螺杆泵的理论和试验研究较少，目前各油田多数采用单头单螺杆泵。
因此，对多头单螺杆泵进行深入的理论研究具有十分重要的现实意义。
其中，合理地选择构成螺杆一衬套的型线是一个尚待深入研究的重要课题。
本文主要针对多头单螺杆泵的线型进行深入的理论研究，即在多头单螺杆泵的转子和定子是刚性接触，它们的配合间隙(或过盈)刚好为零的假设前提下，不考虑油田现场的实际影响因素，对转子和定子的线型进行研究。
根据多线式单螺杆钻具的设计理论，将螺杆——衬套副的形成分为轴向型线和端面型线两部分。
并对单螺杆泵端面型线进行详细的分析比较后，最终对其端面型线提出两种方案：采用短幅内摆线的外等距曲线作为定子原始齿形曲线，其共扼曲线作为转子齿形曲线，及采用短幅外摆线的内等距曲线作为转子原始齿形曲线，其共扼曲线作为定子齿形曲线的两种多头单螺杆泵的设计方法。
通过数学推导得出了分别采用以上两种端面型线设计螺杆——衬套副方法的定子和转子的数学方程。
利用UG软件对这种新型的多头单螺杆泵的定子线型及转子线型进行实体建模。
采用UG软件中的“公式表达式”功能，完成定子和转子的端面型线生成。
运用UG软件中的二次开发软件，完成了其轴向型线的生成。
最后对装配后的螺杆——衬套副进行运动学分析。
关键词：螺杆泵，线形，运动学分析，仿真设计Kinetic Analysis and Simulation of Multi-lobeProgressing Cavity PumpAbstractProgressing cavity pumps have been brought into wide use because of its predominant application in the oil field. The multilobe pumps are making inroads into the industry to be used under different operating conditions. Although the design has been mainly based on empirical standards and trail and error modifications, a more phenomenally optimum design of the pump is required to achieve a high efficiency.In this thesis, the multi-lobe single screw pump is taken as the research object. The conjugate tooth profiles of the rotor and stator are studied, on the condition that the stator comes into rigid contact with the rotor, and neglecting the practical influencing factors at the oil field.According to the theory of mulitlobe pumps, mulitlobe pumps are divided into end-section and axial direction. After a detailed analysis and comparison, two plans are proposed as follows: (1) the curtate hypocycloid is chosen to be the original flank profile of stator while the conjugate tooth profiles to be the flank profile of the rotor, (2) the curtate epicycliod is chosen to be the original flank profile of rotor while the conjugate tooth profiles to be flank profile of the stator.Through mathematical deduction of two plans, the mathematical equations of the stator and rotor are obtained. UG software is used to model the stator and rotor of the mulitlobe pumps. In the UG software, UG/OPEN GRIP is induced to build a mathematical expression of axial direction. Finally, a kinematic analysis of mulitlobe pumps is perfromed.Key Words: Progressing cavity pump, Tooth profile, Kinetic analysis, Simulation design目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第一章绪论 (1)1．1石油人工举升技术及其发展趋势 (1)1．2螺杆泵采油工艺的特点 (2)1．3螺杆泵设计理论的发展状况 (3)1．3．1国外螺杆泵设计理论的发展状况 (3)1．3．2国内螺杆泵设计理论的发展状况 (4)1．4螺杆泵设计中待解决的关键技术问题 (5)第二章螺杆泵转子型线设计基础理论及螺杆泵定转子常用型线 (7)2．1头螺杆—衬套副啮合的基本知识 (7)2．1．1瞬心线及其性质 (7)2．1．2 Willis定理 (7)2．1．3共轭曲线及其性质 (8)2．1．4坐标变换方法 (8)2．1．5共轭曲线的求法—齿廓法线法 (14)2．2常用的啮合线型 (17)2．3摆线型线 (19)2．3．1摆线简介 (19)2．3．2短幅外摆线 (22)2．3．3短幅内摆线 (25)2．4等距曲线 (27)第三章多头螺杆泵定转子曲面的数学建模 (29)3．1多头螺杆泵端面型线及其轴向延展分析 (29)3．2多头螺杆泵定转子型线的确定 (30)3．2．1短幅内摆线的外等距曲线（定子） (30)3．2．2短幅内摆线的外等距曲线的共轭曲线（转子） (31)3．2．3短幅外摆线的内等距曲线（转子） (32)沈阳工业大学硕士学位论文3．2．4短幅外摆线的内等距曲线的共轭曲线（定子） (33)3．3 多头螺杆泵定、转子空间轴向型线数学建模 (34)第四章多头螺杆泵实体建模与运动学 (39)4．1仿真模型基本参数与U NIGRAPHICS软件介绍 (39)4．2多头螺杆泵定、转子端面型线编程与实现 (42)4．3多头螺杆泵定、转子空间轴向型线编程与实现 (52)4．4多头螺杆泵实体建模与仿真 (54)4．5多头螺杆泵运动学分析 (54)4．6多头螺杆泵运动学仿真 (55)4．6．1 ADAMS软件简介 (55)4．6．2基于ADMS的多头螺杆泵运动学仿真 (58)第五章结论与展望 (66)5．1结论 (66)5．2展望 (66)参考文献 (67)在学研究成果 (70)致谢 (71)第一章绪论1．1石油人工举升技术及其发展趋势目前，采油方法有自喷采油法和机械采油法两种。
单螺杆泵结构图
单螺杆泵结构图
该螺杆泵可用于输送中性或腐蚀性的液体，清净的或磨损性的液体，含有气体或易产生气泡的液体，高粘度或低粘度的液体，包括含纤维物和固体物质的液体。
食品业：用于酒厂输送酒、废渣及制酒流程中的投配料的输送纺织业：用于输送合成纤维液、黏胶液、染液、油墨、尼龙粉液。
造制业：用于纸浆黑液的输送石油业：用于多种油类、油脂产品的地面输送泵化工业：用于输送各种悬浮液、乳胶液、酸、碱、盐液等造船业：用于输送渣油、扫舱和污水、海水等建筑业：输送灰浆、灰膏核工业：输送带颗粒放射性液体冶金与矿山业：用于输送氧化物和废水、矿井排水和液体炸药的输送电厂：用于水煤浆的输送[工作原理] 单螺杆泵是一种内啮合的密闭式螺杆泵，属转子式容积泵。
主要工作部件由具有双头螺旋空腔的定子和在定子孔内与其啮合的单头螺旋螺杆即转子组成。
当输入轴通过万向节驱动转子绕定子作行星回转时，定子与转子付就连续啮合形成密封腔，这些密封腔容积不变地作匀速轴向运动，输入介质从吸入端流经定子-转子付输送至压出端，输入密封腔的介质流过定子而不被搅动和破坏。
因此，可以输送含有坚硬磨损性杂质及固体颗粒的介质和粘稠的液体。
[安装]单螺杆泵可水平和垂直安装。
泵和驱动电机由一个弹性联轴器或一个中间传递装置联接在一起，并安装在同一底座上。
根据用户的需求来提供机组安装尺寸。
螺杆泵课程设计概要
AUTOCAD参考图
螺杆泵的优点
• 螺杆式干式真空泵，抽气腔内无任何工 作液，保证了被抽空间不受污染;
• 无油蒸汽排放，保证了外部环境的清洁。 由于阴阳转子齿面间留有间隙，因而可 以抽除含有粉尘，或有腐蚀性，有毒的 气体。
表4.1 导程、长径比及①及扭角② 长径比 的关系③
符 短导程
号
长导程
h
h1
4 3
D0 , h2
2D0
h1 1.8D0 , h2 2.7D0
0.9 1.0 1.12 1.18 1.32 1.50 l
阳转子扭 角
1z
243 270 302.4 236
264
300
阴转子扭 角
162 180 201.6 157.3 176 200
• 其许用扭转切应力为40MPa。 • 按扭转强度估算轴的最小直径
d
3
9.55106 P
0.2t n
=14.6mm
故取轴的最小直径为 20mm完全可以满足轴的强度要求，且留有足够的安全系数。
中腔
中腔内部有环形槽，用于通冷却水
右端盖装配体零件
45角接触轴承 环
小右盖 套筒
右端盖装配体零件
右盖
轴承挡圈 轴肩
工作原理
4.1螺杆基本尺寸
螺杆压缩机转子的推荐公称直径： 63、80、100、125、160、200、 250、315、400、500、630、 800mm。初选螺杆的公称直径 =100mm。型线选择双边对称圆弧 导程 型线，阳转子与阴转子齿数比选4： 6。
型线选择双边对称圆弧41导程长径比及及扭角的关系长径比0910112118132150阳转子扭2432703024236264300阴转子扭16218020161573176200阴阳转子及轴阳转子阴转子中心距100mm对螺杆泵性能有重大影响的转子型线要素有接触线泄漏三角形封闭容积和齿间面积等齿间容积是实现气体压缩的工作腔轴的设计计算考虑到材料的成本及工艺要求轴材料选取45钢调制处理
设计螺杆泵设计
设计螺杆泵设计
介绍
螺杆泵是一种能够输送复杂的高黏度物料和含固体颗粒的液体
的设备。
设计螺杆泵设计需要考虑多种因素，如泵的尺寸、形状、
材料、工作温度和压力等。
步骤
1. 首先确定泵的流量和扬程。
2. 根据泵的工作条件和要求，选择适当的螺杆泵型号。
3. 确定泵的出口直径和入口直径，并根据泵的流量和扬程计算
理论速度和理论出口压力。
4. 根据泵的工作条件和物料输送要求，设计螺杆泵中螺杆的形状、长度、螺距和转动方向。
5. 确定泵的工作温度和压力，并选择适当的材料用于构造泵体
和螺杆。
6. 确定泵的驱动方式，如电机驱动或液压驱动等。
7. 完成泵的设计后进行样机制造和测试，并对泵的流量、扬程、效率和稳定性等进行评估和验证。
注意事项
1. 在使用螺杆泵进行高黏度物料的输送时，应尽可能减少泵的内部摩擦和泄漏，以保证泵的运行效率和寿命。
2. 在螺杆泵的设计和使用中，应遵守国家有关安全、环保和技术标准的要求，确保泵的安全和可靠性。
螺杆泵转子三维运动仿真分析及型线优化设计
螺杆泵转子三维运动仿真分析及型线优化设计安永生;宋扬;张德实;马露霞;孙春龙【摘要】利用三维有限元模型计算螺杆泵在过盈条件下的转子运动轨迹,分析在液压条件下液压力对定、转子相互作用的影响,得到液压条件下转子的运动规律,解释螺杆泵在运行过程中转子运动轨迹发生变化的机制.以改善螺杆泵的运行特性、降低扭矩为目的,提出同时改变螺杆泵转子节圆直径与偏心距的型线优化设计方法.结果表明,新方法能够较好地修正螺杆泵转子在定子内部的运动轨迹,提高螺杆泵的举升特性,延长螺杆泵的使用寿命.%The three dimensional finite element analysis model was conducted to study the rotor's movement locus in the interference fit condition. It was conducted to simulate the contact and interaction between the stator and rotor under the hydraulic condition. The rotor's movement locus under pressure was gotten. The mechanism of the changed rotor's movement locus was explained. For improving the movement characteristic of progressive cavity pump and declining the torque, a locus optimization method was given by which pitch circle diameter and eccentricity of rotor can be changed. The results show that this method can fix the trajectory of rotor inside the stator, optimize the working characteristic and extend the life of progressive cavity pump.【期刊名称】《中国石油大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2012(036)003【总页数】5页(P155-158,164)【关键词】螺杆泵;转子;定子;三维仿真;有限元分析;型线;优化【作者】安永生;宋扬;张德实;马露霞;孙春龙【作者单位】中国石油大学石油工程学院,北京102249;中国石油大学石油工程学院,北京102249;大庆油田采油工程研究院,黑龙江大庆163002;东北石油大学石油经济研究所,黑龙江大庆163318;大庆油田采油工程研究院,黑龙江大庆163002【正文语种】中文【中图分类】TE933随着油田举升技术的进步，螺杆泵采油技术在中国已经得到规模化应用。
单螺杆泵样本
单螺杆泵样本
单螺杆泵,G型螺杆泵,偏心螺杆泵一、G型单螺杆泵产品概述单螺杆泵因定子选用多种弹性材料制成，所以这种螺杆泵对高粘度达到80%流体的输送和含有硬质悬浮颗粒介质或含有纤维介质的输送，有一般泵种所不能胜任的特性。
其流量与转速成正比，G型螺杆泵广泛应用于食品冶金、造纸、印染、化工、化肥制药等工业部门使用.传动可采用联轴器直接传动，或采用高速电机，三角带，变速箱等装置变速。
二、G型单螺杆泵产品特点G型单螺杆泵具有自吸能力强、吸入高度强；螺杆泵零件少，结构紧凑，体积小，维修简单，转子和定子是单螺杆泵的易损件，结构简单，便于装拆。
是按迥转啮合容积式原理工作的新型泵种。
G型单螺杆泵主要工作部件是偏心螺杆(转子)和固定的衬套(定子)。
采用无毒无味的食用橡胶，工作温度可达120摄氏度，如果采用高温120摄氏度—350摄氏度时可同本单位联系。
由于该二部件的特殊几何开头分别形成单独的密封容腔。
介质由轴向均匀推行流动。
内部流速代低，容积保持不变。
压力稳定，因而不会产品涡流和搅动。
每级泵的输出压力为0.6MPa—1.2MPa，扬程60m—120m(清水)，自吸高度一般在3m以上.可以当自吸排污泵产品使用。
三、G型单螺杆泵的优点1、与离心泵相比单螺杆泵无需安装阀门，流量是稳定的线性流动；2、与气动隔膜泵相比单螺杆泵可输送各种混合杂质含有气体及固体颗粒或纤维的介质，也可输送各种腐蚀性物质；3、与齿轮泵相比，单螺杆泵可输送高粘度的物质；4、与柱塞泵，隔膜泵及齿轮泵不同的是，螺杆泵可用于药剂填充和计量。
基于matlab的双螺杆泵螺杆端面截形求解
㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀基于Matlab的双螺杆泵螺杆㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀端面截形求解∗㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀史津平㊀王㊀建㊀董黎敏㊀刘天航㊀郭津津㊀杨妙妙㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀天津理工大学复杂系统控制理论及应用重点实验室㊀天津㊀300384㊀㊀摘㊀要:提出了基于离散点的双螺杆泵螺杆端面截形的计算方法,建立了由已知刀具廓形离散点数据计算加工的工件端面截形的数学模型,利用Matlab采用累积三次参数样条法计算刀具廓形离散点的倾斜角,最终求得双螺杆泵螺杆端面截形㊂关键词:双螺杆泵;螺杆端面截形;成型铣刀廓形;三次参数样条法;离散点中图分类号:TH327㊀㊀文献标识码:A㊀㊀文章编号:1001-0785(2015)03-0004-05Abstract:The paper puts forward the calculation method for the screw cross-section profile of the two-screw pump based on the discrete point．The mathematic model is built for the workpiece cross-section profile with the known data re-garding discrete points of the cutter profile,in order to work out the slope angle for the discrete points of the cutter profile u-sing the accumulated cubic parameter spline method in Matlab,hence to get the screw cross-section profile of the two-screw pump.Keywords:two-screw pump;profile of screw cross-section;formed cutter profile;cubic parameter spline method; discrete point0㊀引言在求解刀具所加工的螺旋面工件端面截形时,目前常用的方法是由刀具回转面的方程式计算刀具所加工的螺旋面工件端面截形,而实际上,通常会遇到已知刀具回转面上的离散点坐标而未知其曲线方程以求其所加工的螺旋面工件端面截形的情况㊂本文根据给定的刀具廓形离散点数据利用Matlab采用累积三次参数样条法计算刀具廓形离散点的倾斜角,最终求得双螺杆泵螺杆端面截形㊂1㊀刀具回转面离散点及刀具回转面方程式的建立㊀㊀当截形以未知曲线上的离散点表示时,虽然曲线表达式未知,但可以用曲线的一般形式来表示[1]x i=x(s i)y i=y(s i)(1)式中:s i为弧长,i=1,2, ,n㊂由弧长微分可得d x id s i=cosαid y id s i=sinαi(2)式中:αi为曲线上点的切线与x轴的夹角㊂与刀具固连的坐标系o1x1y1z1如图1所示㊂(a)正视图㊀(b)左视图图1㊀刀具回转面坐标示意图用盘形刀具加工时,刀具回转面母线是平面x1y1z1上的一条曲线,按式(1)可以表示为r o =x i (μ)i 1+z i (μ)j 1(3)式中:μ为刀具回转面母线弧长参变数㊂刀具回转面方程式可以表示为x 1=x i (μ)cos φy 1=x i (μ)sin φz 1=z i (μ)(4)式中:φ为半径R 与o 1x 1z 1平面的夹角,为参变数㊂2㊀接触条件式的建立(o 1-x 1y 1z 1)是刀具上的坐标系,(o 2-x 2y 2z 2)是工件上的坐标系,z 1轴与刀具轴线重合,与z 2轴的夹角为ψ,x 2轴与x 1轴重合,但方向相反,如图2所示㊂图2㊀加工坐标系其中,a 为刀具与工件之间安装中心的距离,ψ为安装角㊂由刀具上坐标系转换为工件上坐标系的变换关系为x 2=a -x 1y 2=-y 1cos ψ-z 1sin ψz 2=-y 1sin ψ+z 1cos ψ(5)将式(4)代入坐标变换式(5),可以得到刀具回转面在工件坐标系(o 2-x 2y 2z 2)中的方程式x 2=a -x i (μ)cos φy 2=-x i (μ)sin φcos ψ-z i (μ)sin ψz 2=-x i (μ)sin φsin ψ+z i (μ)cos ψ(6)刀具的回转面已知,可以根据回转面的方程式求得其上任一点的法线n ,由工件坐标系的原点o 2向刀具回转面上的点作径向矢量r ,这一点绕工件轴线作螺旋运动时的线速度矢量和回转面在该点的法线垂直,如图2所示,所以回转面上的接触线条件式为(k ˑr +p k )㊃n =0(7)通过推导计算可得离散点刀具轴向截形条件下的刀具回转面与螺旋面之间的接触条件式(a +p tan ψ)sin φi +[z i (μ)+x i (μ)tan αi ]ˑtan ψcos φi +(p -a tan ψ)tan αi =0(8)式(8)是刀具回转面上接触点处两参变数φ和α应满足的条件㊂当α已知时可求出φ,进而求出刀具回转面与待加工螺旋面工件之间的接触线坐标㊂3㊀螺杆端面截形求解端平面上的齿形如果沿其轴向移动并绕轴线旋转,则可得到转子的齿面螺旋曲面方程x 3=x 2(μ)cos θ-y 2(μ)sin θy 3=x 2(μ)sin θ+y 2(μ)cos θz 3=z 2(μ)+pθ(9)式中:θ为参变数,表示母线从起始绕z 轴转过的角度,顺着z 轴看,以顺时针方向转动为正;p 为螺旋参数,p =T2p,表示母线Γ绕z 轴转过单位角度时,沿轴线方向移动的距离㊂对于左旋螺旋面,只要把式(9)中pθ前的正号改为负号即可㊂联立式(6)㊁式(9)得到右旋螺旋面的方程x 3=(a -x i (μ)cos φ)cos θ+[x (μ)sin φcos ψ+㊀㊀z (μ)sin ψ]sin θy 3=(a -x i (μ)sin φ)sin θ-[x (μ)sin φcos ψ+㊀㊀z (μ)sin ψ]cos θz 3=-x i (μ)sin φsin ψ+z (μ)cos ψ+pθ(10)式中:x i (μ)㊁z i (μ)为铣刀廓形离散点坐标,φ㊁θ为参变数㊂端截形求解:令z 3=0,得到参变数θ与x 的关系,代入式(10)中求解x 3及y 3,得到螺旋面在垂直于其轴线的截面oxy 上的截形㊂由螺旋曲面方程知,求解的关键在于先求出φ,而由接触线方程可知,要想求出φ则需先求出α,即铣刀廓形各离散点的倾斜角㊂本文利用Matlab 软件采用累积三次参数样条法来计算各离散点处倾斜角α[3],然后将α代入接触条件式,采用割线法求出φ㊂再将铣刀廓形离散点坐标及相应的φ代入螺旋面的方程式(10)求出铣刀廓形对应的工件端面截形坐标,最后利用Matlab 软件绘出工件端面截形㊂4㊀基于Matlab 的螺杆端面截形计算实例4．1㊀铣刀所加工的螺杆参数铣刀所加工的螺杆转子参数如下:导程T =150mm,转子的齿顶圆直径为400mm,分度圆直径为305mm,中心距A 的选取没有严格的规定,一般可根据经验公式选取,A =(0．7~1．5)D o ,此处取A =D o ,D o 是工件的名义外直径㊂安装角ψ的选择范围比较大,一般可按ψ=90ʎ-β选择,β是工件外圆螺旋角tan β=p D 2L =3．14ˑ305150=6．3879β=1．4154radψ=p /2-β=0．1545rad4．2㊀程序流程图基于Matlab 的螺杆端面截形求解流程如图3所示㊂图3㊀程序流程图4．3㊀螺杆端面截形求解已知可转位铣刀廓形如图4所示,以ab 段为例进行计算说明㊂图4㊀可转位铣刀廓形表1㊀ab 段离散点利用Matlab 软件采用三次样条法将20个离散点拟合成样条曲线,并计算各离散点处倾斜角α,利用三次样条进行拟合时,首尾两点误差较大,在此取第2㊁第3个离散点进行计算说明,x ɪ[-2．06,-1．52)],计算相应的曲线方程为y =0．5315x -0．009346(x -224．0)3-0．00267(x -217．8)3-119．5(11)其对应的斜率k =0．5315-0．00801(x -217．8)2-0．02804(x -224．0)2(12)将离散点(-1．52,217．79)代入式(12)求得斜率k ,从而求得其倾斜角α,将倾斜角α代入接触线方程,接触线方程变为f =403．7sin φ-18．89cos φ+21．13,利用Matlab 软件绘制f 与φ的关系如图5所示㊂图5㊀f 与φ的关系图㊀㊀根据图5,利用Matlab 软件采用割线法求解得φ=3．2414或6．2773㊂同理,前10个离散点的φ值计算见表2㊂通过观察表2可知,前10个离散点的φ值均有一个解接近0或2p ,当φ=0时,将前10个离散点的坐标分别代入式(10),求得的铣刀廓形对应的螺杆端面截形坐标见表3㊂同理,φ=2p 时,得到的铣刀廓形对应的螺杆截形坐标见表4㊂表2㊀铣刀廓形前10个离散点处的倾斜角φ12345678910φ10．03523．24140．00230．00040．00050．00030．00013．13823．13983．1398φ22．70396．27733．10083．13833．13053．13363．13526．28256．28256．2825表3㊀φ=0时铣刀廓形对应的螺杆端面截形坐标序号12345678910x 188．27181．83175．84170．41165．61161．52158．17152．47150．66147．59y16．4111．698．035．193．221．850．94-0．13-0．31表4㊀φ=2p 时铣刀廓形对应的螺杆端面截形坐标序号12345678910x 188．27181．83175．84170．41165．61161．52158．17152．47150．66147．59y16．4111．698．035．193．221．850．94-0．13-0．31㊀㊀通过观察表3和表4可知,φ=0或2p 时,计算得到的螺杆端面截形坐标完全一致㊂利用Matlab 软件绘图,前10个铣刀廓形离散点对应的螺杆端面截形离散点坐标如图6所示㊂图6㊀前10个铣刀廓形离散点对应的螺杆端面截形离散点同理,计算前20个铣刀廓形离散点对应的螺杆端面截形离散点坐标,利用Matlab 软件绘图,前20个铣刀廓形离散点对应的螺杆端面截形离散点如图7所示㊂图7㊀前20个铣刀廓形离散点对应的螺杆端面截形离散点计算剩余7段铣刀廓形对应的螺杆端面截形坐标,最后求得整个铣刀廓形对应的螺杆端面截形离散点,如图8所示㊂图8㊀铣刀廓形离散点对应的螺杆端面截形离散点5㊀结论本文利用齿轮啮合原理的相关知识,在已知双螺杆泵螺杆成型铣刀廓形离散点数据的条件下,推导出由其加工的螺旋面工件截形成形刀具与螺旋面的接触条件式㊂利用Matlab软件采用累积三次参数样条法求解铣刀廓形离散点的倾斜角,然后采用割线法求解接触条件式,最后求得双螺杆泵螺杆端面截形㊂参考文献[1]梅向明,黄敬之．微分几何[M].北京:机械工业出版社,1981.[2]吴序堂．齿轮啮合原理[M].北京:机械工业出版社,1982.[3]张光辉,魏静,王黎明．基于离散点截形螺旋面加工原理研究[J].中国机械工程,2007,18(10): 1178-1181.[4]朱建新,李有法．数值计算方法[M].北京:高等教育出版社,2012.[5]郑昌龄．螺旋面加工截形计算的通用化[J].新技术新工艺,1997,5(2):13-15.[6]吴序堂,王小椿．根据离散点计算螺旋面刀具截形的原理[J].工具技术,1990,24(6):1-5. [7]丁毓峰．MATLAB从入门到精通[M].北京:化学工业出版社,2011.[8]王正林,龚纯,何倩．精通MATLAB科学计算[M].北京:电子工业出版社,2009.作㊀㊀者:史津平地㊀㊀址:天津理工大学机械工程学院邮㊀㊀编:300384收稿日期:2014-08-15基于云制造的起重机协同设计平台张光锋㊀杨艳芳㊀胡吉全㊀孙振宁武汉理工大学物流工程学院㊀武汉㊀430063㊀㊀摘㊀要:针对起重机行业设计中存在的问题,将云制造的服务模式和协同设计方法结合,提出了基于云制造的起重机协同设计平台,详细描述了云设计平台的构架,分析了云设计平台的关键技术㊂关键词:起重机;云制造;协同设计;研究中图分类号:TH215㊀㊀文献标识码:A㊀㊀文章编号:1001-0785(2015)03-0008-05Abstract:In terms of the problem existing in the crane design,the paper puts forward the crane collaborative design platform based on the cloud manufacturing by combining the cloud manufacturing-based service mode with the collaborative design method,specifies the structure of the cloud design platform,and analyzes the critical technologies.Keywords:crane;cloud manufacturing;collaborative design;study0㊀引言起重机械作为装备制造业的重要组成部分,与高端产业比较,国内起重机械的设计还存在许多问题和有待改进的方面:1)面对多品种㊁小批量㊁个性化的设计要求,许多中小企业设计能力差,无法快速满足市场要求;2)目前起重机械的设计方法较为陈旧,先进的设计方法与思想在起重机械的设计上应用性不高;3)具有设计能力的科研院所与有设计需求的企业间,设计资源与互。
单螺杆挤出机设计
• 螺杆压缩比和螺槽深度 确定几何压缩比 i 等距不等深（通用型）螺杆压缩比的计算 式如下：
对于大多取经验数据来确定，通用公式 H3=(0.025～0.06)Ds。
再根据确定的螺杆压缩比计算加料段螺杆槽 深度。
• 螺杆各段的确定
高聚物在螺杆中的挤出过程，实际上经历 固体输送，熔融和均化的过程。所以一般 螺杆都设计成三段：加料段，压缩段及均 化段。
• 由轴向力引起的轴向拉应力在机筒全长上 不变，即：
•
z
=
Pz A
prb 2 (Rb2 rb2 )
=
prb 2 Rb 2 rb 2
• 因机筒多为塑性材料，所以当计算出三个 主应力的最大值后，可用第四强度理论进 行设计计算及校核。 按第四强度理论最大变形能理论计算，机筒壁厚的强度条 件为：
在开槽机筒中形成的挤出压力趋势图
二、熔融理论
• 固体物料充满螺槽 →→→→ 形成熔膜→→
• →→→→→→→→→→ 螺纹刮下熔体进入 熔池
• →→ 因熔池中的熔体挤压而使固体床形变， 径向加厚，固体进入熔膜以补充熔体流入 熔池 →→ 不断往复逐渐熔化。
熔体输送
• 设：Q1—送料速率；Q2—压缩段熔化速率； Q3—均化段挤出速率。
螺杆受力分析图
螺杆综合受力为：螺杆轴向力、螺杆扭矩 及螺杆自重产生的压、扭弯的组合。一般 加料段及排气段螺杆根径较小，其承受载 荷力最低，所以螺杆的加料段以加料段的 根径截面计算、校核裁面。
A.机头压力的确定
机头压力可用理论计算方法和实测方法得到。
当关闭机头，可认为挤出量Q=0，若螺杆与
机筒间隙正常，机头最大压力可由下式计
3．7.6 挤出量和停留时间
螺杆的结构分成三段，塑料在这三段上的运 动按一定的规律进行。正常的情况下螺杆 三段在结构上应该符合下列的要求： Q1>Q2>Q3，Q1为加料段流量，Q2为压缩 段流量，Q3为计量段流量，否则就会使挤 出量不稳定和质量低劣。
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：ｆ ｏｔ ｅ ｕ ｅｆｅｕ ｉａ ｅ ｔ ｒｉ ｌｏｈｃｒ ｒｔｏ ａ ｓ ｏ ｕ ｔ ｃｒ ｒ 船 ｕｉ ｒ ｉｓｎ ｈ ｏｇ ａ ｔｔ ｕ ｅ ａｒ ｎ ｉ ｃ ｊ ａ ｕ ｅ ｏ ｆ ｓ ｃ ｖ ｏ ｑ ｄｔｃ ｄ ｅ ｉｎ ｏ ｖ ｓｔ ， ｄ ｔ ｎ ｇ ｅ ｖ ｆ ｅ：
型的表达通式 ， 为新型线的推广和应用提供参考。
１ 线型分析
１ 摆线理论 ． １
可由橡胶的大变形得 以补偿 ） 等优点 。因此 ， 在三 目前可用于多头单螺杆泵线型设计 的摆线主要有普通内摆 扣或打扣轻微（
★ 来稿 日 ：０ ９ ０ — ０ 女基金项 目： 自然科学基金资助项 目（０ ７ １８ 期 ２０ — ３ ２ 国家 ５８５７ ）
机 械 设 计 与 制 造
３ ６ 文章编号 ：０ １ ３ ９ （０ ０ ０ — ０ ６ ０ １０ — ９７ ２ １ ） １ ０３ — ３ Ｍａ ｈｉ ｒ Ｄｅ ｉ ｎ ｃ ｎｅ ｙ ｓｇ ＆ Ｍａ ｕ ａ ｔ ｒ ｎ ｆｃｕ ｅ
第 １ 期 ２１ ０ ０年 １月
多头单螺杆泵端 面线型设 计 ห้องสมุดไป่ตู้
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÷ｔ ｎ ｎｌ ｓ ｅ ｒ ｅ ｉ ｔｙ ｈ ｌ ｇ ｉ ｅ ｃ ｗｐｏ ｓ ｎ ｅ ｉ￣ ｅｏ ｓ ｇ － ｒ ｃ ｓ ｇ ｎｔ
Ｋｅ ｒ ｓ ＵＧ ； ｎｇ ｓ ｒ ｗ； ｎｅ ｒｄｅ ｉ ｎ；ｎｃ ｅ ｓ ｎ ｈｏ ｔ ｃ ｃ ｏ ｄ； ｒ ｉ ｎ ｅ ｕ ｄｉｔ ｎｔｃ ｒ ｅ ｙ ｗｏ ｄ ： Ｌｏ ｃ ｅ Ｌｉ ａ ｓｇ Ｉ ｒ ａ ｅｉ ｓ ｒ － ｙ ｌ ｉ Ｆｏ ｅ ｇ ｑ ｉ ｓ ａ ｕ ｖ
；
；
中图分类 号 ： Ｈ１ 文献标 识 码 ： Ｔ ２ Ａ
单螺杆泵 由于型线简单 、 型面精度要求不高 ， 可采用无屑加 线 、 幅内摆线和短 幅外摆线 。其中普通内摆线的主要缺点是骨 短 工的高效工艺 ， 以价格低 ， 所 在其结构及适应性等方面也有诸多 线共轭副上存在着 曲率半径为 ０的点 ， 形成的等距曲线不可避免
： ：
●
二
；ｉｏ ｅ ｔｔ ａｚｉ ａ ｅｇ， Ｍ Ｇｓｔ ｅｓ＇ｐ ｓｏ”ｅ ｕ ，＇ｎ ｅｒ ｃｆｒ： ｎ ｒ ｒｏｈ ｒ ｉｔｎ ｓ ｐ ｄｓｎｉ ｓ ｕ ｆ ａ ’ ｅ ｒｓｎｆａ ｒ ｉｓ ｆ ｅ ｅｏ ｄ ｅｅ ａｏ ｏ ｈ ｅ ｉ ｔ ｅ ｏｗ ｘ ｅ ｉ ｔ ｅｔ ｒｅ ｎ ｌ ｆ ｒ
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优点 ， 在非润滑介质 、 固体介质和腐蚀性介质 的输送方面独树 地存在不 同程度的打扣现象 ， 含 致使共轭副 的接触状况不好 ， 磨损
一
帜 通过对多头单螺杆泵线 型的研究 ， 出了多头单螺杆泵线 较快 ， 。 得 造成多头单螺杆泵的使用寿命下降。短幅外摆线 的曲线 圆 滑性易遭受破坏 ， 外形参数取值受 限 ， 也不宜用 于多头单 螺杆泵 的线型设计 。在理论上短幅 内摆线克服了以上 ２ 种摆线的缺点 ， 摆线上无尖点。由短幅内摆线等距线形成的线型具有光滑 、 不打
！型 通式， 的 利用ｕ 软 “达式 功 实 其实 造型 设 并 头 蚜 ｃ 件的 表 ” 能， 现 体 的 计。 为多 单 杆泵的实 加工 供 考。 ： 体 提 碜
； ； 关键词：Ｇ； Ｕ 多头螺杆泵 ； 线型设计 ； 短幅内摆线； 外等距 曲线 ： 【 ｂｔ ｃ】 ｈ ｎａ ｄｓ ｎｏｌ ｇ ｉ ｌ－ｃ ｗｉｍ ｄ ，ｈ ｈｕｉ ｏ ｉ ｅ ｏ ｙｌｄｗｔ Ａ ｓ ａｔ Ｔｅ ｉ ｒ ｅｉ ｏ ｎ ｅｓｒ ａｅｗ ｉ ｓ ｇｓ ｒｐｅ ｓｆｃｃ ｉ ｉ ｒ ｌｅ ｇ ｆ ｎ ｓ ｇ ｅ ｓ ｃ ｎ ｈｔ ｃ ｏ ｈ
（ ｏ ｅｅｏ Ｍｅｈ ｎｃｌ ｎｉｅｒ ｇＳ ｅ ｙｎ ｎｖ ｒ ｔ ｏ Ｔ ｃ ｎｌｇ ，ｈ ｎ ａ ｇ１０ ７ ， ｈｎ ） Ｃ ｌ ｇ ｆ ｃ ａ ｉａ Ｅ ｇ ｅｉ ，ｈ ｎ ａ ｇＵ ｉ ｓ ｙ ｆ ｅｈ ｏ ｙＳ ｅｙ ｎ １ １ ８ Ｃ ｉａ ｌ ｎ ｎ ｅ ｉ ｏ
； 【 要】 摘 通过对各种摆线分析比较， 提出了 短幅内 采用 摆线的夕等 线作为原始齿形曲线用于定子，ｉ 卜 距曲 其共轭曲线用于转子的多头单螺杆啄线型设计方法。并得出了 方便于ｕ 软件生成的数学模型， 起数学模 ÷ Ｇ 建立
刘成林 王世 杰 （ 沈阳工业大 学 机械工 程学院 ， 阳 １０ ７ ） 沈 １ １ ８
Ｌｎ ａ ｅ ｉ ｎ ｏ ｎ ｉｇｅ ｓ ｒ ｗ ｉｅ ｒ ｓｇ ｆｌ ｇ ｓｎ ｌ－ ｃ ｅ ｄ ｏ
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