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异型腔旋叶式计量泵的优化分析与设计

作　者: 林立强
导　师: 鲁阳
学　校: 浙江大学
专　业: 固体力学
关键词: 异型腔旋叶式计量泵过渡曲线冲击速度加速度加速度率叶片压力角振动流量脉动密封 ANSYS
分类号: TH38
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

在已有异型腔旋叶式计量泵的基础上进行优化分析,并生产优化分析后的样机,进行实验测定计量精度、容积效率。首先,参考已有的高次过渡曲线的性能和特点,通过分析过渡曲线的径向速度、加速度和加速度率所导致的振动冲击,推导出了一条简单、易于加工的五次与正弦函数组合过渡曲线。计算机仿真与分析结果表明：五次方组合过渡曲线的速度、加速度和加速度率在过渡点处满足了理论理想无冲击过渡渐变,并且五次方组合过渡曲线的加速度率曲线比八次方加速度率曲线平缓,激荡频率也相对较小,加速度率的最大值也比七次和八次方过渡曲线相对较小。在此基础上,分析了叶片顶端形状对叶片摩擦磨损的影响及对流量脉动的影响,并获得了叶片顶端圆弧曲率半径的最大值,同时也计算了阻尼孔的大小。其次,列出了叶片的静态和动态受力方程。为了提高异型腔旋叶式计量泵计量精度的稳定性、减少动力损耗、控制叶片的振动,摩擦、磨损及侧向力,以叶片与一种五次方组合过渡曲线定子内腔构成的运动副为研究对象,分析了异型腔旋叶式计量泵的叶片压力角特性。根据该运动副的几何结构和叶片受力、运动的特点,分别求出了每一模型的压力角与叶片转角、叶片厚度以及叶片顶端几何参数之间的函数关系,同时描述了圆弧顶叶片顶端接触点的变化规律。分析与计算结果表明：随着叶片转角的变化,压力角幅值先增大再减小；在圆弧顶端叶片形状下,压力角的变化与叶片厚度无关,并且随着叶片顶弧面曲率半径的增大而增大；在平顶顶端叶片形状下,压力角幅值随着叶片厚度的增加而增大。并且利用ANSYS对叶片的振动模态和可靠性进行了计算机仿真分析,得到了叶片振动模态值和可靠性影响因素。再次,列出了具体的间隙密封流量表达式,得到了特定条件下间隙引起的密封漏流量。并且通过建立流量数学方程对叶片厚度,叶片顶端形状,叶片运动稳定性,导流槽形状对出流口流体回流可能引起的流量脉动进行了分析计算,获得了这些参数与流量的关系曲线。分析与计算结果表明：叶片顶端形状对瞬时流量几乎没有影响；随着叶片厚度的增大,流量脉动也随之增大；叶片的振荡频率越大流量的脉动性也越大；随着出流口导流槽宽度的增大,回流流量对流量产生的脉动也随之增加。最后,在机械结构优化分析的基础上,生产了计量泵样机,设计了实验标定方案,对样机进行计量精度、容积效率等相关性能参数的测定。

异型腔旋叶式计量泵的优化分析与设计

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