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摘要
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)
學(xué)生： 指導(dǎo)教師：田大慶
【摘 要】隨著工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，各種液體的輸送顯得尤為重要，而作為液體傳動(dòng)工具的單螺桿泵亦顯得舉足輕重。工業(yè)的發(fā)展對(duì)單螺桿泵提出了更高的要求，某些特定的行業(yè)用單螺桿泵的工作條件十分惡劣，研制和開發(fā)使用性能良好的單螺桿泵將帶來(lái)廣闊的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。為更好的滿足特定工作條件的需要，本論文詳細(xì)闡述了單螺桿泵的工作原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，并在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)理論體系基礎(chǔ)上，利用現(xiàn)有的設(shè)計(jì)手段和工具，根據(jù)給定的流量、壓力來(lái)設(shè)計(jì)和選取合適的單螺桿泵結(jié)構(gòu)參數(shù)，完成對(duì)單螺桿泵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算、主要性能計(jì)算和影響因素分析，在此基礎(chǔ)上利用三維建模手段，建立有效的單螺桿泵三維模型，對(duì)所設(shè)計(jì)的單螺桿泵進(jìn)行簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)仿真，為其性能進(jìn)一步改進(jìn)提供了一定參考。
【關(guān)鍵詞】 單螺桿泵; 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì); 性能; 影響因素
Abstract
【Abstract】 With the continuous development of industrial technology, a variety of liquid transportation is particularly important, and the single-screw pump, a tool of fluid transmission, becomes also critical. Higher requirements are made to meet the demand of the industrial development on the single-screw pump, and some certain industries with a single-screw pump are under terrible conditions. It shows that researching and developing the single-screw pump of good performance will bring a broad social and economic benefits. To meet the better needs of specific working conditions, this paper explains clearly the working principle and structural features of single-screw pump, and designs and selects the appropriate single-screw pump parameters by a given flow and pressure on the basis of the traditional theoretical system and using of existing design methods and tools. So that the structural design calculations, key performance computing and influencing factors analysis are completed. After that, we establish an effective single-screw pump three-dimensional model by using of three-dimensional modeling for the simple kinematics simulation on the single-screw pump designed, the results show that it can provide a reference for single-screw pump performance improvement.
【Key words】single-screw pump; structural design; performance; influence factor
2
目 錄
摘要 I
Abstract II
1. 緒論 1
1.1 研究背景及研究意義 1
1.2 國(guó)內(nèi)外研究綜述 1
1.2.1 國(guó)外螺桿泵的應(yīng)用現(xiàn)狀 1
1.2.2 國(guó)內(nèi)螺桿泵的應(yīng)用現(xiàn)狀 2
1.3本題的研究?jī)?nèi)容和方法 2
2. 單螺桿泵的概況 4
2.1 引言 4
2.2 基本結(jié)構(gòu)和工作原理 5
2.3 性能參數(shù) 9
2.4 應(yīng)用特點(diǎn) 11
2.5 單螺桿泵的特性 12
2.6 單螺桿泵的選用 12
3. 單螺桿泵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與性能計(jì)算 15
3.1單螺桿泵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 15
3.1.1 螺桿和襯套尺寸的確定 15
3.1.2 螺桿和襯套的型線設(shè)計(jì) 16
3.2 單螺桿泵材料的選用 20
3.3 單螺桿泵的加工制造 22
3.3.1 螺桿的加工 22
3.3.2 單螺桿泵橡膠定子的加工 22
3.4 單螺桿泵的性能計(jì)算 24
4. 單螺桿泵應(yīng)用實(shí)例設(shè)計(jì) 26
5. 單螺桿泵的性能分析 29
6. 結(jié)論與展望 30
6.1 結(jié)論 30
6.2 展望 30
參考文獻(xiàn) 32
致謝 33
1. 緒論
1.1 研究背景及研究意義
在我國(guó)的國(guó)民生產(chǎn)和生活中，泵作為一種輸送液體的心臟倍受各行各業(yè)所重視。單螺桿泵輸送流量、壓力穩(wěn)定，無(wú)脈動(dòng)。 單螺桿泵輸送變轉(zhuǎn)速即可改變輸出流量，可用作計(jì)量投加。 吸入能力強(qiáng)，工作噪聲小，無(wú)泄漏，無(wú)溫升。單螺桿泵輸送適應(yīng)范圍廣，可輸送一切流動(dòng)介質(zhì)甚至非流動(dòng)物料。單螺桿泵能輸送高固體含量的介質(zhì)；流量均勻壓力穩(wěn)定，低轉(zhuǎn)速時(shí)更為明顯；流量與泵的轉(zhuǎn)速成正比，因而具有良好的變量調(diào)節(jié)性；一泵多用可以輸送不同粘度的介質(zhì)；泵的安裝位置可以任意傾斜；適合輸送敏感性物品和易受離心力等破壞的物品；體積小，重量輕、噪聲低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修方便。 正是由于上述特點(diǎn)，使得單螺桿泵應(yīng)用廣泛，領(lǐng)域涉及石油工業(yè)、化工及制藥、環(huán)境工程、礦產(chǎn)工程、食品工業(yè)、造紙行業(yè)。
在國(guó)內(nèi)，螺桿泵的使用時(shí)間短，對(duì)其研究起步相對(duì)較晚，因此在生產(chǎn)中還有許多管理上和技術(shù)上的問(wèn)題需要解決。隨著螺桿泵應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓寬，對(duì)螺桿泵技術(shù)要求也越來(lái)越高，為適應(yīng)螺桿泵在其應(yīng)用領(lǐng)域快速發(fā)展的要求，有關(guān)螺桿泵的研究方向和內(nèi)容呈現(xiàn)出比較活躍的趨勢(shì)。
工業(yè)的發(fā)展對(duì)單螺桿泵提出了更高的要求，某些特定的行業(yè)用單螺桿泵的工作條件十分惡劣，如何提高單螺桿泵易損件的工作壽命，更好的滿足需要，是單螺桿泵設(shè)計(jì)和校核的關(guān)鍵。針對(duì)螺桿泵理論和結(jié)構(gòu)上存在的問(wèn)題，在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)理論體系基礎(chǔ)上，利用現(xiàn)有的設(shè)計(jì)手段和工具，設(shè)計(jì)出一種較為合理的單螺桿泵，緩減或解決螺桿泵在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際使用中所存在的具體問(wèn)題，提高螺桿泵的壽命和效率，降低成本。
1.2 國(guó)內(nèi)外研究綜述
1.2.1 國(guó)外螺桿泵的應(yīng)用現(xiàn)狀
單螺桿泵是1932年由法國(guó)工程師Moineau發(fā)明，并由德國(guó)PCM泵公司制成產(chǎn)品。近年國(guó)內(nèi)外采油（氣）設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì)是向大排量、大功率、耐高溫、耐高壓的方向發(fā)展；向自動(dòng)化、智能化和遙控監(jiān)測(cè)方向發(fā)展；向具有保護(hù)=報(bào)警、優(yōu)化記錄及顯示功能方向發(fā)展；向采油工藝多適應(yīng)性方向發(fā)展，既能適應(yīng)含水、含氣、含砂、含石蠟、稠油和低滲透油藏的采油需要，又能滿足定向井、水平井和深井采油工藝的需要。并且國(guó)外一些制造廠家已經(jīng)先后推出了大型單螺桿泵產(chǎn)品。加拿大約40%的重油井使用螺桿泵采油，其中一石油公司采用PCM/IFP聯(lián)合公司生產(chǎn)的Rodemip地面驅(qū)動(dòng)螺桿泵采油系統(tǒng)，井下部分連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)了兩年，地面部分5年，投資與維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用均較低。發(fā)展大流量和高壓力的單螺桿潛油泵是國(guó)外螺桿泵的主要發(fā)展趨勢(shì)。發(fā)展這種產(chǎn)品主要是為了滿足一些大流量且含油水混合物的小口徑深油井的需要。單螺桿泵廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)有約60年的歷史，但歐洲直到1985年前后才開始利用這種泵進(jìn)行深井采油。由于單螺桿泵在石油工業(yè)中的輸液范圍很廣，從低粘度到高粘度以及氣-液兩相流體，因此發(fā)展大流量高壓力的單螺桿泵的市場(chǎng)前景廣闊。發(fā)展高壓螺桿泵的另一個(gè)目的是為了高粘度原油的開采。目前，單螺桿泵的最大壓力已經(jīng)達(dá)到200bar，英國(guó)AG泵公司和法國(guó)PCM泵公司均生產(chǎn)這種高壓?jiǎn)温輻U泵（流量范圍20～500/h，級(jí)數(shù)1～20級(jí)）。由于這種高壓?jiǎn)温輻U泵具有結(jié)構(gòu)緊湊、效率高、耐磨性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，因此國(guó)外越來(lái)越多地使用這種螺桿泵來(lái)開采含有大量固體顆粒、高粘度的原油。