文档介绍：! #
3
2
石油机械

82 CH INA PETROLEUM MACH INERY 2009年第 37卷第 6期
设计计算
双螺杆泵转子型线啮合特性分析
3 李增亮李风涛
(中国石油大学(华东) 机电工程学院)
摘要提出了双螺杆泵转子型线的设计原则, 得到了新型螺杆转子原始型线方程, 利用包络
原理推导得出共轭型线方程及共轭型线与原始型线的啮合对应关系。用新型线设计的双螺杆转子,
啮合线封闭, 接触线连续, 能够形成密封的工作基元, 因此新型线能够用于井下螺杆泵转子的造
型设计。通过对转子啮合特性的分析, 得到了螺杆转子螺旋齿面方程、瞬时空间接触线方程的求
解方法, 为下一步双螺杆泵的力学分析和间隙设计奠定了基础。
关键词双螺杆泵转子型线共轭型线坐标变换啮合特性接触线
自从加拿大 CAN K公司开发出井下潜油双螺要求转子型线有周向和轴向气密性。具体地说, 转
杆泵以来, 国内已有不少专家学者对井下双螺杆泵子相互啮合形成的接触线是一条从螺旋齿面齿顶圆
进行研究, 试图开发一种新型井下采油设备, 以适到齿根圆之间的光滑连续曲线, 并尽可能缩短接触
应油气田开发中后期油井越来越复杂的井下工况。线的长度, 使啮合的顶点尽可能接近 2螺杆外圆的
由于国外技术保密等原因, 目前国内关于井下双螺交点, 以减小泄漏三角形的面积。
杆泵的研究仍处于理论探索阶段。双螺杆泵的核心(3) 要求型线有较大的面积利用系数, 这样
部件为相互啮合的双螺杆转子, 而转子的型线设计可以减小泵的尺寸和单位容量的泄漏损失, 提高泵
又直接影响到双螺杆泵的性能[ 1 - 2 ] 。因此, 双螺杆的容积效率。另外, 还要求型线流线化, 以减少气
泵转子型线的研究是双螺杆泵研究的基础, 也是双体流动损失, 也要便于加工。
螺杆泵优化设计、提高整机性能的关键[ 2 - 3 ] 。笔者
的研究旨在分析一种新型双螺杆泵转子型线, 为下 2 原始型线方程
一步井下双螺杆泵的结构设计奠定基础。
摆线是一种能在啮合过程中生成圆弧形连续啮
1 原始型线设计合线的曲线, 在螺杆泵转子端面型线设计中得到了
广泛的应用[ 2 - 4, 6 - 7 ] 。因此, 用摆线设计螺杆泵转
新型型线的产生与螺杆啮合原理的研究息息相子型线, 如图 1所示。
关, 研究 2转子型线时, 往往已知一个转子的型线
初始方程, 利用啮合关系, 求出另一个转子的方程
及两者之间的啮合特性[ 4 - 6 ] 。型线的设计应该遵循
如下原则:
(1) 为了保证转子运转不发生干涉, 螺杆泵
转子型线应该满足一般啮合运动的要求, 即相应的
齿间曲线必须满足齿廓啮合的基本规律。根据啮合
条件, 求取已知曲线的共轭曲线。图 1 双摆线单头螺杆泵转子型线
(2) 为使齿间基元容积具有良好的密封性, ab段: 以节圆(半径为 R ) 为导圆, 以半径
基金项目: 中国石油风险创新研究项目“金属定子———螺杆衬套副”(07 - 06D - 01 - 04 - 04 - 02 - 09) ; 中国石油大学(华东) 研
究生创新基金资助项目( S2008 - 12) 。
< <
< <
<
< <
< <