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双头单螺杆泵短幅内摆线线型仿真优化技术

机械工程学报 2009年第9期45卷 144-151页

作者：任彬张树有浙江大学CAD&CG国家重点实验室杭州310027

在单螺杆泵转子和定子是刚性接触的假设前提下,以短幅内摆线线型理论为基础,建立多元变量多目标函数的双头单螺杆泵短幅内摆线线型优化的数学模型。利用数值积分法对目标函数的复杂积分进行处理,求出变幅系数k在不同取值范围内的复杂积... 详细信息

在单螺杆泵转子和定子是刚性接触的假设前提下,以短幅内摆线线型理论为基础,建立多元变量多目标函数的双头单螺杆泵短幅内摆线线型优化的数学模型。利用数值积分法对目标函数的复杂积分进行处理,求出变幅系数k在不同取值范围内的复杂积分拟合方程,确定约束条件,简化了线型优化的数学模型。采用复合形法对该数学模型进行优化,可计算出优化范围内各点的几何参数。结果显示,当变幅系数k=0.5、等距线半径趋于无穷大时线型结果最好。将优化结果应用在双头单螺杆泵的线型设计中,计算出线型各点绕中心做螺旋运动时空间位置坐标,利用OpenGL技术建立双头单螺杆泵短幅内摆线线型的参数化运动仿真模型,实现优化设计与运动仿真相结合,为多头单螺杆泵线型理论的深入研究提供一个可视化的操作平台。

关键词：双头单螺杆泵短幅内摆线优化模型运动仿真

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双头单螺杆泵定子衬套力学行为分析

中国机械工程 2014年第9期25卷 1143-1148,1152页

作者：石昌帅杨启明祝效华童华西南石油大学成都610500

为研究双头单螺杆泵定子衬套的受力状态及内轮廓线的变形规律,分析了内压、压差、材料非线性、橡胶泊松比等多种因素对定子衬套应力、应变及内轮廓线变形规律的影响,并拟合出双头单螺杆泵定子衬套在均匀内压作用下内轮廓线位移的方程式... 详细信息

为研究双头单螺杆泵定子衬套的受力状态及内轮廓线的变形规律,分析了内压、压差、材料非线性、橡胶泊松比等多种因素对定子衬套应力、应变及内轮廓线变形规律的影响,并拟合出双头单螺杆泵定子衬套在均匀内压作用下内轮廓线位移的方程式及非均匀内压下内轮廓线最大位移公式。分析结果表明:均匀压力下,衬套应力、应变呈周期性变化,内轮廓线位移呈正弦规律变化,位移与内压成线性关系;压差作用下,衬套应力、应变最大值向压差作用处转移,内轮廓线变形规律发生改变,位移及其变形幅度均增大;衬套橡胶泊松比微小的变化即会对衬套变形产生非常大的影响。因此,实际生产中应注意注胶工艺及泊松比的变化。研究结果为定子、转子过盈量的选取及线型的优化设计提供了理论基础,对提高双头单螺杆泵工作效率和使用寿命具有重要工程实际意义。

关键词：双头单螺杆泵衬套内压泊松比有限元模型优化设计 finite ele-ment modelling(FEM)

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双头单螺杆泵衬套型线分析

石油机械 2008年第12期36卷 31-34页

作者：熊建新陈次昌魏存祥西南石油大学研究生院四川省成都市610500 中国石油化工股份公司物资装备部

针对双头单螺杆泵衬套在实际使用中受到流体压力、衬套外壳以及螺杆的作用,容易发生磨损和变形,影响螺杆泵的寿命和效率的问题,采用ANSYS软件对双头单螺杆泵衬套进行有限元仿真模拟。将衬套的有限元模型简化为平面应变模型求解,分析了3... 详细信息

针对双头单螺杆泵衬套在实际使用中受到流体压力、衬套外壳以及螺杆的作用,容易发生磨损和变形,影响螺杆泵的寿命和效率的问题,采用ANSYS软件对双头单螺杆泵衬套进行有限元仿真模拟。将衬套的有限元模型简化为平面应变模型求解,分析了3种常用型线双头单螺杆泵衬套在受到均匀压力与非均匀压力下,衬套内各点的变形、应力与应变的分布情况。模拟分析结果表明,在均匀压力作用下,普通内摆等距型线衬套的法向位移曲线呈正弦规律变化,其余2种呈V形变化,在1个周期内刚好有3个波峰、波谷,与衬套形状特征相对应;短幅内摆等距型线应力变化相对均匀,沿自然路径变化曲线呈U形。

关键词：双头单螺杆泵衬套型线有限元分析超弹性采油泵

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双头单螺杆泵衬套有限元分析

西南石油大学学报（自然科学版） 2007年第3期29卷 1-3页

作者：陈次昌魏存祥单代伟黄小兵李杰西南石油大学研究生院四川成都610500 胜利高原有限公司山东东营257001

用ANSYS对双头单螺杆泵衬套的受力情况作了有限元计算,为了提高计算效率,将螺杆泵衬套的有限元模型简化为平面应变模型求解。讨论了双头单螺杆泵衬套在受到均匀压力与非均匀压力,以及衬套和螺杆在静态接触的情况下,衬套内各点的变形、... 详细信息

用ANSYS对双头单螺杆泵衬套的受力情况作了有限元计算,为了提高计算效率,将螺杆泵衬套的有限元模型简化为平面应变模型求解。讨论了双头单螺杆泵衬套在受到均匀压力与非均匀压力,以及衬套和螺杆在静态接触的情况下,衬套内各点的变形、应力与应变的分布;揭示了双头单螺杆泵衬套的受力状态和变形规律。为双头单螺杆泵的结构优化设计及性能改善提供了参考依据。

关键词：双头单螺杆泵衬套有限元分析 ANSYS 优化设计

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双头单螺杆泵衬套力热耦合模拟研究

机械设计与制造 2008年第11期 160-162页

作者：龚建春魏存祥攀枝花学院机电工程学院先进制造技术研究所攀枝花617000 西南石油大学机电工程学院成都610500

针对双头单螺杆泵在工作过程中,还没有能够直接对井下工况衬套橡胶的温度场分布等进行有效的测试,定子衬套又容易实效、衬套型线对螺杆泵工作性能影响很大的现状,对双头单螺杆泵衬套进行计算机仿真模拟研究则是一个尝试。鉴于双头单螺... 详细信息

针对双头单螺杆泵在工作过程中,还没有能够直接对井下工况衬套橡胶的温度场分布等进行有效的测试,定子衬套又容易实效、衬套型线对螺杆泵工作性能影响很大的现状,对双头单螺杆泵衬套进行计算机仿真模拟研究则是一个尝试。鉴于双头单螺杆泵衬套的特殊形状将三维模型合理简化为平面应变模型进行模拟研究。运用有限元方法对三种线型的双头单螺杆泵衬套进行力热耦合模拟研究。给出了在额定工况下,螺杆泵衬套温度场分布云图。揭示了螺杆泵衬套的温度分布规律,弥补了螺杆泵衬套温度场难以测量的问题。为双头单螺杆泵衬套的热分析、型线选择、性能优化等提供参考依据。

关键词：双头单螺杆泵衬套力热耦合型线

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双头单螺杆泵衬套力热耦合模拟研究

机械设计与制造 2009年第6期 128-130页

作者：龚建春魏存祥攀枝花学院机电工程学院攀枝花617000 西南石油大学机电工程学院成都610500

运用有限元方法对三种线型的双头单螺杆泵衬套进行力热耦合模拟研究。给出了在额定工况下,螺杆泵衬套温度场分布云图。揭示了螺杆泵衬套的温度分布规律,弥补了螺杆泵衬套温度场难以测量的问题。为双头单螺杆泵衬套的热分析、型线选择、... 详细信息

运用有限元方法对三种线型的双头单螺杆泵衬套进行力热耦合模拟研究。给出了在额定工况下,螺杆泵衬套温度场分布云图。揭示了螺杆泵衬套的温度分布规律,弥补了螺杆泵衬套温度场难以测量的问题。为双头单螺杆泵衬套的热分析、型线选择、性能优化等提供参考依据。

关键词：双头单螺杆泵衬套力热耦合型线

双头单螺杆泵短幅内摆线螺杆—衬套副啮合特性研究

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双头单螺杆泵短幅内摆线螺杆—衬套副啮合特性研究

作者：戴启玲大庆石油学院

学位级别：硕士

单螺杆泵以其运动部件少、排量均匀、适应性强等特点在油田得到广泛的应用。双头单螺杆泵与单头单螺杆泵相比具有排量大、效率高、能耗低、转子受力状况好等优点,在国际上得到逐步地推广。国内由于对双头单螺杆泵的理论和试验研究较少,... 详细信息

单螺杆泵以其运动部件少、排量均匀、适应性强等特点在油田得到广泛的应用。双头单螺杆泵与单头单螺杆泵相比具有排量大、效率高、能耗低、转子受力状况好等优点,在国际上得到逐步地推广。国内由于对双头单螺杆泵的理论和试验研究较少,目前各油田多数采用单头单螺杆泵。因此,对双头单螺杆泵进行深入的理论研究具有十分重要的现实意义。本文通过引入平面啮合概念把双头单螺杆泵复杂空间啮合问题转化为平面啮合问题。根据齿轮啮合原理,利用单螺杆泵的几何学和运动学关系,建立了双头单螺杆泵定子与转子共轭齿形曲线方程。分析表明:共轭齿形曲线参数滚圆半径R、定圆半径r、变幅系数k与等距圆半径系数ro是影响定子与转子共轭齿形曲线的形状、曲率、过流面积、偏心距的主要因素,进而影响转矩、转速、转子离心力、转子与定子间的最大滑动速度、接触状况、磨损情况等力学特性与寿命指标,从而为共轭齿形曲线的优化设计提供信息。以过流面积最大、最大综合曲率最小和最大滑动速度最小为目标,建立了双头单螺杆泵共轭线型优化设计的数学模型,应用复合形法对双头单螺杆泵共轭齿形曲线进行计算。结果表明:当共轭齿形参数的变幅系数k与等距圆半径系数分别为0.8与1时,螺杆泵的输出特性达到最佳。利用UG NX软件建立了双头单螺杆泵的三维实体模型。并对所建立的螺杆泵机构进行运动模拟及有限元分析,结果表明k为0.8的双头单螺杆泵定子的变形比k为0.5的单螺杆泵小,磨损较轻,力学特性与寿命指标较优,从而验证了理论分析的正确性与优化设计的可行性。

关键词：双头单螺杆泵共轭齿形曲线啮合特性运动仿真

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双头单螺杆泵运动仿真及结构参数优化

双头单螺杆泵运动仿真及结构参数优化

作者：任彬大庆石油学院

学位级别：硕士

螺杆泵以其运动部件少、排量均匀、适应性强等特点在油田得到广泛的应用。双头单螺杆泵与单头单螺杆泵相比具有排量大、效率高、能耗低、转子受力状况好等优点,在国际上得到逐步的推广。国内由于对双头单螺杆泵的理论和试验研究较少,目... 详细信息

螺杆泵以其运动部件少、排量均匀、适应性强等特点在油田得到广泛的应用。双头单螺杆泵与单头单螺杆泵相比具有排量大、效率高、能耗低、转子受力状况好等优点,在国际上得到逐步的推广。国内由于对双头单螺杆泵的理论和试验研究较少,目前各油田多数采用单头单螺杆泵。因此,对双头单螺杆泵进行深入的理论研究具有十分重要的现实意义。其中,合理地选择构成螺杆—衬套的型线是一个尚待深入研究的重要课题。本文主要针对双头单螺杆泵的线型进行深入的理论研究,即在双头单螺杆泵的转子和定子是刚性接触,它们的配合间隙(或过盈)刚好为零的假设前提下,不考虑油田现场的实际影响因素,对转子和定子的线型进行研究。根据多线式单螺杆钻具的设计理论,分析了共轭曲面构成的三个基本要求和端面齿形的两种类型。并对单螺杆泵端面型线进行详细的分析比较后,最终提出采用短幅内摆线的等距曲线作为定子原始齿形曲线,其共轭曲线作为转子齿形曲线的双头单螺杆泵的设计方法。利用Pro/E软件对这种新型的双头单螺杆泵的定子线型进行优选。确定变幅因数k=0.5的短幅内摆线为定子骨线,利用外滚法得出转子骨线,建立定子、转子骨线的方程。进而建立起转子、定子线型方程、等距曲面方程,并利用F曲线接触图证明该定子骨线和转子骨线满足理论密封性和连续下移条件。利用数学方法对双头单螺杆泵的线型进行优化。以追求过流面积最大,偏心距最小为优化目标,再结合螺杆泵的实际工况,建立线型优化的数学模型。利用复合型法,并结合转子和定子间的最大滑动速度的参量,优化出使双头单螺杆泵达到最佳工作特性的变幅因数k的值为0.5,以及相应的结构参数。在Visual C++语言的MFC框架内,调用OpenGL绘图命令建立双头单螺杆泵的参数化实体模型,将上述线型优化过程编译成双头单螺杆泵线型优化软件。对双头单螺杆泵的行星运动进行仿真分析,并且实时显示转子在定子内作行星运动的运动过程及运动状态。使抽象的数学方程形象、直观地表达出来,具有较强的空间感和实体感。这种可视化的参数化实体模型与优化设计软件结合,便于设计和修改。

关键词：双头单螺杆泵短幅内摆线运动仿真参数化模型结构参数优化

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地面驱动双头单螺杆泵的应用与效果分析

石油矿场机械 2004年第2期33卷 60-62页

作者：向明光李小龙高军吴国斌潘华胜利油田有限公司东辛采油厂山东东营257094

井下采油螺杆泵因具有较高的系统效率而日益受到重视。但是单头单螺杆泵由于受到自身结构和油井井身结构的限制 ,其排量比双头单螺杆泵要小 ,从而难以满足油井的产量需求。文章简述了双头螺杆泵的技术特点以及在胜利油田的应用情况。通... 详细信息

井下采油螺杆泵因具有较高的系统效率而日益受到重视。但是单头单螺杆泵由于受到自身结构和油井井身结构的限制 ,其排量比双头单螺杆泵要小 ,从而难以满足油井的产量需求。文章简述了双头螺杆泵的技术特点以及在胜利油田的应用情况。通过在胜利油田的使用表明 ,地面驱动双头单螺杆泵在含沙油井开发中有良好的应用前景。

关键词：双头单螺杆泵技术特点系统效率