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黄山铁人泵业有限公司

Huangshan Tieren Pumps Group Co.,Ltd

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SNS210R54UHJ92NW21螺杆的轴向力分析
三螺杆泵工作中主杆近似等角速度旋转带动从杆运动。主、从杆螺旋槽内的介质充当了螺母的作用,螺杆旋转运动,螺杆凹槽中的介质做近似匀速直线运动,实现介质传送。考虑介质与螺杆的相互作用从轴向与径向2方面进行分析。

1.1 3根螺杆所受总的轴向力设3根螺杆的端截面面积为Ad,过流面积为Aj。若已知进出油腔的压力差为Δp,3根螺杆所受到的轴向力的合力

Fh=Δp(Ad+Aj) (1)
过流面积上所受到的轴向力就是螺杆螺旋面上受到的轴向力,由3部分组成:2根从杆螺旋面上受到的液压轴向力Fzc,主杆螺旋面上液体施加的轴向力Fu。

ΔpAj=2Fzc+Fzz (2)
端截面上,因主杆一端要伸出泵外接受传入的扭矩,压差与受力面积改变,设主杆伸出部分的压力差为Δp′,该压力差下的承载面积为Azd,剩余承载面积为AS,该部分的轴向力为Δp′Azd+ΔpAS,于是总的轴向力

Fh=Δp′Azd+ΔpAS+2Fzc+Fzz (3)
1.2从杆所受轴向力从杆轴向力也是由2部分组成:端截面上的轴向力ΔpAc和螺旋槽上的轴向力Fzc。从杆的轴向力

Fc=Fzc+ΔpAc (4)
(1)从杆螺旋槽上轴向力计算
可将螺旋槽的轴向力分成2部分考虑:进出油口和封闭回路。封闭回路内的介质上升高度和下降高度是相同的。介质对从杆所产生的作用力是平衡的,不造成螺杆轴向的窜动。

进油、出油处受力面积不平衡,产生的轴向力由受力面积决定。除去平衡区域面积,得到产生正的轴向力的面积Acp,和产生负的轴向力的面积Acn。

于是从杆螺旋槽上所受的轴向力
Fzc=Δp(Acp-Acn)
Acp面积计算如图2所示分成3部分:A2是扇形面积的一部分,根据从杆根圆直径和顶圆直径的关系可以得到

A2=12α′(dh/2)2-12α′(d/6h)2=α′dh2/9
A1是由曲线eff、g、gh、he围成的封闭区域,根据格林公式
A1=1/2∫xdy-ydx=1/2(∫ef+fg+gh+heLxdy-ydx
经计算
A1=1/2×0·115 71dh2
将A1、A2代入x
Acp=2(A2+2A1)=2(α′dh2/9+0·115 71dh2) (5)
负压面积Acn基本特征,可以看作是由2倍的A1′、A2′之和组成,求法可以通过扇形面积减去三角形面积获得。

负压面积基本参数确定中心角α1、α2
cosα1/2=(5/6dh)2+dh2-(1/2dh)2/5/3dh2
cosα2/2=dh2+(1/2dh)2+(5/6dh)2/dh2
分别求反函数即可得到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。将施力面积代入Fzc=Δp(Acp-Acn)中,就得到了从杆螺旋槽所受到的轴向力
Fzc=Δp(2α′9-0·153 42)d2h(7)
(2)从杆端截面上的轴向力SNS210R54UHJ92NW21
从杆两端都浸在进出油液中时Ac=π(dh/2)2Acp那么在该情况下端截面上受到的轴向力
ΔpAc=Δp[(0·25π-0·231 4)d2h-2α′d2h/9]
安装时从杆一端要伸出与支撑件装配在一起,伸出端端部面积上的压差就发生了改变,设这部分的面积为Ac′、压差为Δp′,那么该部分的轴向力就应该等于Δp′A′c。于是从杆端截面轴向力Fdc=Δp′A′c+Δp(Ac-A′c)(8)

(3)从杆总的轴向力
Fc=Δp′Ac′+Δp(Ac-A′c)+Δp(2α′9-0·153 42)d2h(9)
1.3主杆轴向力系统总的轴向力等于从杆与主杆轴向力之和,主杆产生的轴向力
Fzh=Fh-2Fc (10)

目前,在我国螺杆泵已在石油、化学、电力、机床、化纤、冶金、浩叭等工业部门逐渐得到应用。较多的是代替离心呆、齿轮泵或往复泵;作输送泵,润滑泵,搬油泵,液压泵用。近年来这种泵在冶金行业中的应用推广较炔,一尤其在轧钢系统中的应用较多。现麟窗鸯个柯题谈点粗浅的看法。

(一)三螺杆泵的特点 三螺杆泵由瑞典C.O.S蒙特瑞乌斯发明,后由该国投资建立IMO公司开始生产、简称IMO型泵。该泵的结构是由主动螺杆和与其啮合的两个从动螺杆所组成,井且将三根相互啮合的螺杆放在泵的衬套内。这样相互啮合的一组螺杆按每个导程形成密封腔,当主动螺汗旋转时,这个密封腔就沿着螺杆轴向移动,可以看成螺杆与“液体螺帽”的相对运动,从吸入口输送到排出口。这时的液体不是因轴转而作旋转运动,而是连续从排口流出。所以一方而没有搅功,另一方面一也没有受到旋转力,振运一也很小,运转情况平稳。

在同样工作参数下,三螺杆泵与其他泵比较,优点是结构简单,休积小,允许高转速,压力脉动和噪音小,工作平稳可靠,官干输送枯稠液体。从能耗的角度看,它还是一个很好的节能产品。但是,到现在为止,由于螺杆泵的螺杆制造困难,成术高,仍给)一泛使用带来影响。