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杜工  DU Gong

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黃山螺桿泵泵業(yè)有限公司

Huangshan Tieren Pumps Group Co.,Ltd

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    SNS210R54UHJ92NW21螺桿的軸向力分析
    三螺桿泵工作中主桿近似等角速度旋轉(zhuǎn)帶動從桿運(yùn)動。主、從桿螺旋槽內(nèi)的介質(zhì)充當(dāng)了螺母的作用,螺桿旋轉(zhuǎn)運(yùn)動,螺桿凹槽中的介質(zhì)做近似勻速直線運(yùn)動,實(shí)現(xiàn)介質(zhì)傳送?？紤]介質(zhì)與螺桿的相互作用從軸向與徑向2方面進(jìn)行分析。

    1.1 3根螺桿所受總的軸向力設(shè)3根螺桿的端截面面積為Ad,過流面積為Aj。若已知進(jìn)出油腔的壓力差為Δp,3根螺桿所受到的軸向力的合力

    Fh=Δp(Ad+Aj)  (1)
    過流面積上所受到的軸向力就是螺桿螺旋面上受到的軸向力,由3部分組成:2根從桿螺旋面上受到的液*向力Fzc,主桿螺旋面上液體施加的軸向力Fu。

    ΔpAj=2Fzc+Fzz  (2)
    端截面上,因主桿一端要伸出泵外接受傳入的扭矩,壓差與受力面積改變,設(shè)主桿伸出部分的壓力差為Δp′,該壓力差下的承載面積為Azd,剩余承載面積為AS,該部分的軸向力為Δp′Azd+ΔpAS,于是總的軸向力

    Fh=Δp′Azd+ΔpAS+2Fzc+Fzz (3)
    1.2從桿所受軸向力從桿軸向力也是由2部分組成:端截面上的軸向力ΔpAc和螺旋槽上的軸向力Fzc。從桿的軸向力

    Fc=Fzc+ΔpAc  (4)
    (1)從桿螺旋槽上軸向力計(jì)算
    可將螺旋槽的軸向力分成2部分考慮:進(jìn)出油口和封閉回路。封閉回路內(nèi)的介質(zhì)上升高度和下降高度是相同的。介質(zhì)對從桿所產(chǎn)生的作用力是平衡的,不造成螺桿軸向的竄動。

    進(jìn)油、出油處受力面積不平衡,產(chǎn)生的軸向力由受力面積決定。除去平衡區(qū)域面積,得到產(chǎn)生正的軸向力的面積Acp,和產(chǎn)生負(fù)的軸向力的面積Acn。

    于是從桿螺旋槽上所受的軸向力
    Fzc=Δp(Acp-Acn)
    Acp面積計(jì)算如圖2所示分成3部分:A2是扇形面積的一部分,根據(jù)從桿根圓直徑和頂圓直徑的關(guān)系可以得到

    A2=12α′(dh/2)2-12α′(d/6h)2=α′dh2/9
    A1是由曲線eff、g、gh、he圍成的封閉區(qū)域,根據(jù)格林公式
    A1=1/2∫xdy-ydx=1/2(∫ef+fg+gh+heLxdy-ydx
    經(jīng)計(jì)算
    A1=1/2×0·115 71dh2
    將A1、A2代入x
    Acp=2(A2+2A1)=2(α′dh2/9+0·115 71dh2) (5)
    負(fù)壓面積Acn基本特征,可以看作是由2倍的A1′、A2′之和組成,求法可以通過扇形面積減去三角形面積獲得。

    負(fù)壓面積基本參數(shù)確定中心角α1、α2
    cosα1/2=(5/6dh)2+dh2-(1/2dh)2/5/3dh2
    cosα2/2=dh2+(1/2dh)2+(5/6dh)2/dh2
    分別求反函數(shù)即可得到α1、α2值,代入式(6)得
    A1′=12(dh2)2(α2-sinα2)=0·129 96d2hA2′=12(5dh6)2(α1-sinα1)=0·062 46d2h(6)
    由A1′、A2′可以求出Acn。將施力面積代入Fzc=Δp(Acp-Acn)中,就得到了從桿螺旋槽所受到的軸向力
    Fzc=Δp(2α′9-0·153 42)d2h(7)
    (2)從桿端截面上的軸向力 
    從桿兩端都浸在進(jìn)出油液中時Ac=π(dh/2)2Acp那么在該情況下端截面上受到的軸向力
    ΔpAc=Δp[(0·25π-0·231 4)d2h-2α′d2h/9]
    安裝時從桿一端要伸出與支撐件裝配在一起,伸出端端部面積上的壓差就發(fā)生了改變,設(shè)這部分的面積為Ac′、壓差為Δp′,那么該部分的軸向力就應(yīng)該等于Δp′A′c。于是從桿端截面軸向力Fdc=Δp′A′c+Δp(Ac-A′c)(8)

    (3)從桿總的軸向力
    Fc=Δp′Ac′+Δp(Ac-A′c)+Δp(2α′9-0·153 42)d2h(9)
    1.3主桿軸向力系統(tǒng)總的軸向力等于從桿與主桿軸向力之和,主桿產(chǎn)生的軸向力
    Fzh=Fh-2Fc  (10)

    目前,在我國螺桿泵已在石油、化學(xué)、電力、機(jī)床、化纖、冶金、浩叭等工業(yè)部門逐漸得到應(yīng)用。較多的是代替離心呆、齒輪泵或往復(fù)泵;作輸送泵,潤滑泵,搬油泵,液壓泵用。近年來這種泵在冶金行業(yè)中的應(yīng)用推廣較炔,一尤其在軋鋼系統(tǒng)中的應(yīng)用較多。現(xiàn)麟窗鴦個柯題談點(diǎn)粗淺的看法。 

    (一)三螺桿泵的特點(diǎn) 三螺桿泵由瑞典C.O.S蒙特瑞烏斯發(fā)明,后由該國投資建立IMO公司開始生產(chǎn)、簡稱IMO型泵。該泵的結(jié)構(gòu)是由主動螺桿和與其嚙合的兩個從動螺桿所組成,井且將三根相互嚙合的螺桿放在泵的襯套內(nèi)。這樣相互嚙合的一組螺桿按每個導(dǎo)程形成密封腔,當(dāng)主動螺汗旋轉(zhuǎn)時,這個密封腔就沿著螺桿軸向移動,可以看成螺桿與“液體螺帽”的相對運(yùn)動,從吸入口輸送到排出口。這時的液體不是因軸轉(zhuǎn)而作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動,而是連續(xù)從排口流出。所以一方而沒有攪功,另一方面一也沒有受到旋轉(zhuǎn)力,振運(yùn)一也很小,運(yùn)轉(zhuǎn)情況平穩(wěn)。 

    在同樣工作參數(shù)下,三螺桿泵與其他泵比較,優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單,休積小,允許高轉(zhuǎn)速,壓力脈動和噪音小,工作平穩(wěn)可靠,官干輸送枯稠液體。從能耗的角度看,它還是一個很好的節(jié)能產(chǎn)品。但是,到現(xiàn)在為止,由于螺桿泵的螺桿制造困難,成術(shù)高,仍給)一泛使用帶來影響。