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螺杆真空泵转子热形变分析及转子优化

2019-10-16 18:38
 
        螺杆真空泵转子的装配间隙取决于工作状态下转子每一个啮合位置的热形变量。工作状态下转子径向热形变量较大,需要预留一定装配间隙,这些间隙很大程度上影响了泵的抽气性能。环境温度较低的工况下,工作前需要对螺杆真空泵进行预热,使转子膨胀一定程度以弥补较大的冷配合间隙,泵才能正常工作。很多学者曾对螺杆真空泵转子型线和转子热形变情况进行研究[1-4],为螺杆真空泵转子型线和热学分析做出许多贡献。本研究对螺杆真空泵转子进行热形变分析,并结合分析结果对转子曲线的轴截面形状进行优化设计,一定程度上减少了转子的装配间隙。
       进行热分析之前,需要确定单值性条件,包括几何参数、物性参数和边界条件。几何参数和物性参数上文已经给出。边界条件的选取是单值性条件的关键。热学分析边界条件有三类,本文采用施加第三类边界条件,即施加转子接触的流体介质温度和对流换热系数。根据转子运转过程中每一级封闭腔流体介质状态不同,转子热边界条件按照导程划分为四部分。
       针对转子各点径向热形变量存在的差异,从转子形状入手,加工转子时对其热形变量大的位置进行切削,提前预留出工作过程中转子热形变对间隙的补偿值,达到减小装配间隙的目的。通过分析结果可以看出转子径向热形变量从进气端至排气端呈线性递增,因此优化思路为加工转子时将整个转子外形做成锥形,进气端较粗,排气端较细,可以一定程度上减小两转子之间的冷配合间隙,降低泵工作过程中的返流量,达到提高螺杆真空泵的抽气性能的效果。
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