【摘要】：蝶形凸輪轉(zhuǎn)子泵是為適應(yīng)礦漿行業(yè)礦漿研磨液輸送需求而研制的一款新型轉(zhuǎn)子泵,由于其轉(zhuǎn)子采用新型蝶形結(jié)構(gòu),其水力性能尚不明確,本文應(yīng)用Fluent軟件動網(wǎng)格技術(shù)、RNG6)-湍流模型和SIMPLEC算法對雙葉蝶形凸輪轉(zhuǎn)子泵的內(nèi)部流場進(jìn)行非定常數(shù)值模擬并對數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行分析,獲得凸輪轉(zhuǎn)子泵的內(nèi)部流動基理,為后期進(jìn)一步開展蝶形凸輪轉(zhuǎn)子泵研究提供參考,本論文開展的主要工作和取得的成果如下:(1)以雙葉蝶形凸輪轉(zhuǎn)子為研究對象,應(yīng)用復(fù)極坐標(biāo)函數(shù)法,建立兩轉(zhuǎn)子動靜坐標(biāo)系,根據(jù)轉(zhuǎn)子嚙合定理求得雙葉蝶形凸輪轉(zhuǎn)子型線方程。(2)根據(jù)繪制的轉(zhuǎn)子型線,建立了轉(zhuǎn)子泵的模型,由數(shù)值模擬結(jié)果分析可知轉(zhuǎn)子泵模型由于困液腔的存在造成泵內(nèi)局部高壓。泵內(nèi)局部高壓導(dǎo)致轉(zhuǎn)子泵轉(zhuǎn)子的受力不均,引起轉(zhuǎn)子泵振動與噪聲,影響轉(zhuǎn)子泵的使用壽命,增大轉(zhuǎn)軸的扭矩脈動,降低電機(jī)的效率;轉(zhuǎn)子泵出口流量脈動,引起管路及其附屬元件振動、噪聲,損壞管路;故通過研究蝶形凸輪轉(zhuǎn)子泵轉(zhuǎn)子型線、轉(zhuǎn)子間間隙、轉(zhuǎn)速、進(jìn)出口壓差對轉(zhuǎn)子泵出口流量脈動及轉(zhuǎn)子受力的影響,獲得不同變量條件下轉(zhuǎn)子所受徑向力、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸的扭矩及轉(zhuǎn)子泵的容積效率。(3)本文采用單一變量法對轉(zhuǎn)子泵進(jìn)行研究,研究結(jié)果表明隨轉(zhuǎn)子尖點(diǎn)圓角半徑增大,泵內(nèi)困液腔壓力降低,轉(zhuǎn)子徑向受力脈動振幅和轉(zhuǎn)軸扭矩脈動振幅降低,泵容積效率先增加后降低,泵出口流量脈動兩相鄰波峰大小變化趨勢相反,而本文所研究模型泵在轉(zhuǎn)子尖點(diǎn)圓角半徑為2~3mm時出口流量特性最優(yōu);隨轉(zhuǎn)子間隙增大,泵內(nèi)困液腔壓力降低,轉(zhuǎn)子徑向受力脈動振幅和轉(zhuǎn)軸扭矩脈動振幅降低,但泵容積效率急劇降低,泵運(yùn)行效率降低,在確保滿足需求條件下,應(yīng)選取較小間隙值;隨著轉(zhuǎn)速的增大,困液腔壓力增大,泵出口流量脈動振幅增大,泵容積效率升高;當(dāng)泵進(jìn)出口壓差增加時,困液腔壓力增大,泵出口流量脈動振幅降低,泵容積效率降低。(4)為研究不同顆粒對轉(zhuǎn)子泵腔壁面及轉(zhuǎn)子的磨損特性,選用Mixture混合模型對轉(zhuǎn)子泵進(jìn)行了全流場二維模擬計(jì)算,對比分析了額定工況下,輸送固相介質(zhì)體積分?jǐn)?shù)為3%,粒徑為0.3mm時不同時刻轉(zhuǎn)子泵對稱截面固相速度及固相體積分布云圖和速度矢量圖,并根據(jù)Finnie切削模型定性研究了蝶形凸輪轉(zhuǎn)子泵內(nèi)局部磨損強(qiáng)度,研究表明顆粒對轉(zhuǎn)子尖點(diǎn)有嚴(yán)重的切削磨損,其次為泵腔壁面,而吸入腔轉(zhuǎn)子壁面主要受顆粒沖擊磨損。入口管內(nèi)磨損并不顯著,出口管壁面存在一定強(qiáng)度的局部磨損。在取固相體積分?jǐn)?shù)為3%,固相粒徑分別取0.1mm、0.2mm、0.3mm和0.4mm條件下,和在取固相粒徑為0.3mm,固相體積分?jǐn)?shù)分別取1%、3%、5%和10%條件下,固相體積分?jǐn)?shù)及粒徑增大時,泵內(nèi)磨損分布區(qū)域無明顯變化,而磨損強(qiáng)度增大,泵外特性無顯著變化。
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TH326
【圖文】：

圖 1.1 蝶形轉(zhuǎn)子泵二維結(jié)構(gòu)平面圖1-主動軸； 2-鍵；3-襯套（一）；4-軸承； 5-齒輪箱蓋； 6-銷；7-同步齒輪箱體；8-通氣器9-油塞 ；10-吊環(huán)螺釘； 11-泵體；12-泵蓋 ；13-外襯板 ；14-轉(zhuǎn)子螺釘； 15-葉輪（一）； 16葉輪（二）；17-鍵； 18-內(nèi)襯板； 19-機(jī)封組合； 20-油封； 21-軸承 ；22-擋圈 23-同步齒輪（二） 24-同步齒輪（一） 25-襯套（二）；26-螺釘 ；27-鍵 ；28-隔套圖 1.2 蝶形凸輪轉(zhuǎn)子泵三維裝配結(jié)構(gòu)簡圖圖 1.2 中裝配件自左向右依次為：外襯板、徑向襯板、主動轉(zhuǎn)子與從動轉(zhuǎn)子內(nèi)襯板、泵體、主動軸與從動軸。

圖 1.1 蝶形轉(zhuǎn)子泵二維結(jié)構(gòu)平面圖1-主動軸； 2-鍵；3-襯套（一）；4-軸承； 5-齒輪箱蓋； 6-銷；7-同步齒輪箱體；8-通氣器；9-油塞 ；10-吊環(huán)螺釘； 11-泵體；12-泵蓋 ；13-外襯板 ；14-轉(zhuǎn)子螺釘； 15-葉輪（一）； 16-葉輪（二）；17-鍵； 18-內(nèi)襯板； 19-機(jī)封組合； 20-油封； 21-軸承 ；22-擋圈 23-同步齒輪（二） 24-同步齒輪（一） 25-襯套（二）；26-螺釘 ；27-鍵 ；28-隔套

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2716986