螺杆泵课程设计讲解
(完整word版)船舶辅机2章第4节螺杆泵教案
2021-2021 第二学期船舶辅机授课设计一、授课授课设计课程名称 :船舶辅机授课教师姓名:程相山职称〔或学历〕:甲类三管授课对象：〔轮机专业 12 年级 wp1、2 班级学生〕授课时数: 4课题名称 :船舶辅机授课种类:理论授课教材名称及版本 :船舶辅机〔船员时任考试培训教材〕*本单元或章节的第四节螺杆泵*授课目标及要求：1.螺杆泵的种类和结构2.螺杆泵的工作原理3.三螺杆泵的受力及其平衡*授课主要内容及课时分配〔一〕一、螺杆泵的种类和结构共4学时1、密封型螺杆泵：单螺杆泵：单头螺杆、双头泵缸〔橡胶〕、万向联轴器三螺杆泵：主动螺杆〔双头〕、从动螺杆〔双头〕、衬套2、非密封型螺杆泵：双螺杆泵：要设置同步齿动力装置二、螺杆泵的工作原理〔以三螺杆泵为例〕脱开啮合，容积增大，压力下降，吸油；轴向输送后，进入啮合，容积减小，压力增加，排油。
三、三螺杆泵的受力及其平衡1、轴向力形成原因：吸排压差。
平衡方法：〔 1〕止推轴承：低压泵适用，装在凸螺杆上〔2〕平衡活塞：也叫液力平衡装置，可用在高压泵上〔3〕平衡轴套和推力垫块：辅助平衡装置〔4〕双吸式结构：大流量泵适用2、径向力主动螺杆平衡，从动螺杆不平衡；螺杆磨损比齿动力装置泵要小。
3、转矩主动螺杆受阻转矩，从动螺杆受助动力矩四、螺杆泵的特点1、密封型螺杆泵有必然的自吸能力〔但要防范干转〕，非密封型螺杆泵无自吸能力；2、理论流量取决于结构尺寸和转速，与排压没关3、流量连续，无脉动14、额定排压取决于密封性能、原动机功率、结构强度，与部件尺寸和转速没关；实质排压取决于背压；因此设安全阀。
5、转速较高6、三螺杆泵宜输送干净的油液，单、双螺杆泵可输送非润滑性液体和含固体杂质的液体。
7、结构简单，磨损小，寿命长；但螺杆刚性差，加工和装置要求高五、螺杆泵的管理1、要防范干转2、不能够反转，轴向力无法平衡3、三螺杆泵：启动前三阀全开，运行中安全旁通阀的回流流量不宜太大，停车后保证泵内有液体4、螺杆刚性差，备件要悬吊固定5、装置时注意径向缝隙和啮合缝隙六、流量计算〔补充〕*授课要点、难点及对学生的要求教学重点：螺杆泵的工作原理螺杆泵的受力及其平衡教学难点：螺杆泵的受力及其平衡*授课手段、教具多媒体课件、板书*采用的授课方法对照法、启示法、演示法、逻辑推导法等*授课过程：*导入课题轴向力凸螺杆凹螺杆端面液压力指向吸入端指向吸入端排液时螺旋面液压力指向吸入端指向排出端合力指向吸入端指向吸入端空转时啮合力指向吸入端指向排出端*解说新课三螺杆，凹螺杆根圆直径di ，节圆直径 dH，凸螺杆直径 de，di : dH: de=1:3:5 ，导程 t =10/3 dH。
泵套课程设计
一、课程设计的目的本课程设计的目的是培养学生能把所学的知识工艺理论和所学的知识，在实际的工艺、夹具设计中综合地加以运用，进而得到巩固、加深和发展，提高学生的分析能力和解决生产实际问题的能力，为以后搞好毕业设计奠定扎实的基础。
通过机械结构设计的课程设计，学生应在下述各方面得到锻炼。
①能熟练地运用机械制造技术、机械制造装配设计及其他有关课程设计中的基本理论，以及在生产学习中学到的时间知识，正确的分析和解决一个零件在加工中的定位、夹紧以及工艺路线的合理拟定等问题，从而保证零件制造的质量、生产率和经济性。
②通过夹具设计，进一步提高学会的机构设计能力，能够根据被加工零件的加工要求，设计出高效、省力，既经济合理又能保证加工质量的夹具。
③进一步提高计算、制图能力，能比较熟悉地查阅和使用各类技术资料，如有关国家标准、手册、图册、规范等。
④在设计过程中培养学生的严谨的工作作风和独立的工作能力。
二、确定夹具的结构方案①确定工件的定位方案，包括定位原理分析、定位方法、定位元件及装置。
②确定工件的夹紧方案和设计夹紧机构。
③确定夹具的其他组成部分，如对刀装置、引导元件、分度装置等。
④确定夹具的结构形式、夹具中各元件的布局，以及夹具体与各元件间与机床间的配合和连接。
在确定方案过程中，会有多种方案，但应从精度和成本的角度出发，选择一个最合理、最简单的方案。
螺杆泵套夹具的设计就是镗床上面镗孔的夹具设计，镗床夹具（见附件装配图）都具有镗杆导向的镗套，一般为镗模。
镗模导向支架的布置，主要依据镗孔的长径比L/D的大小来选取。
双面单导向连接。
镗杆与主轴浮动连接，空的精度由镗套保证。
适用于加工L>1.5D的通孔，同轴线的几个短孔、有较高同轴度或中心距要求的孔系。
当L>10d时，还应在中间加导向镗套或支架。
L：加工孔的长度，D：加工孔的直径，d：镗杆的直径。
设计注意事项：①若镗刀调整好后，深入镗模进行加工，需注意镗刀从镗套中穿过时的刀具引入问题。
螺杆泵(讲义)20060715
支撑卡瓦的坐封是通过
在井口提放管柱实现的，
为保证坐封效果，要求
20mm
坐封后管柱在大四通以
上方余20mm，通过压油
管头的方式将油管头压
入四通内,上紧顶丝完
成操作。
支撑卡瓦的坐封是通过
在井口提放管柱实现的，
为保证坐封效果，要求
20mm
坐封后管柱在大四通以
上方余20mm，通过压油
管头的方式将油管头压
5）下管柱 ：
按SY/T5587.6—93的规定和施工设计要求执行。
5.1按地面设计要求配好管柱，用相应的通 井规检验合格并在丝扣上涂上丝扣油。 5.2按施工设计要求组配管柱，尾管不得少 于三根。 5.3上扣扭矩达到要求。 5.4下入锚定工具时，在下入第一根油管时, 试做油管锚,成功后,上提管柱解封,然后缓 慢下放管柱,要平稳操作。
螺杆泵专用抽油杆：
强度大、防断裂、光洁度高。
螺杆泵杆柱配套与螺杆泵的研究比较，起步相 对较晚。从1986年引进第一批螺杆泵开始，到 现在已经有20个年头，但配套杆柱的研究只是 最近几年的事情。
最初的螺杆泵由于寿命较短，使得在杆 柱没有暴露出多大问题的时候，井下泵体已 经损坏。因此，螺杆泵的杆柱配套问题没有 引起油田足够的重视。 （当时杆柱配套采用的是常规抽油杆）
规格
3/4″ 7/8″
1″ 1 1/8″
上扣扭矩 N.m 400 600 700 1000
承载扭矩 N.m 590 940 1050 2000
7.3 抽油杆扶正器的布置符合设计要求。 7.4 转子进入定子时要缓慢下放，注意 转子进入定子时，杆柱要顺时 针旋转。 7.5 记录方余方入，校核杆管深度是否 一致。
7.6提防冲距 由杆柱自重产生的杆柱伸长，需重新计
单螺杆泵课程设计
单螺杆泵课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解单螺杆泵的工作原理与结构组成，掌握其与一般离心泵的区别。
2. 学生能够描述单螺杆泵的主要性能参数，如流量、扬程、效率等，并了解这些参数对选型和应用的影响。
3. 学生能够掌握单螺杆泵的安装、调试及维护的基本方法。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，分析单螺杆泵在实际工程中的应用场景，并进行合理的选型设计。
2. 学生通过实验和模拟操作，能够掌握单螺杆泵的性能测试方法，提高实践操作能力。
情感态度价值观目标：1. 学生通过学习单螺杆泵的相关知识，培养对泵类设备的研究兴趣，激发创新意识。
2. 学生在学习过程中，养成合作、探究的学习习惯，增强团队协作能力。
3. 学生能够认识到单螺杆泵在现代工业领域的重要作用，增强社会责任感和使命感。
针对课程性质、学生特点和教学要求，本课程将目标分解为具体的学习成果，以便后续的教学设计和评估。
在教学过程中，注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力，培养具备实际工程应用能力的高素质人才。
二、教学内容1. 单螺杆泵概述- 单螺杆泵的定义、分类及应用领域。
- 单螺杆泵与一般离心泵的对比分析。
2. 单螺杆泵工作原理与结构- 工作原理的动画演示及讲解。
- 单螺杆泵的主要结构部件及功能。
3. 单螺杆泵性能参数- 流量、扬程、效率等性能参数的定义及计算公式。
- 性能曲线的分析与应用。
4. 单螺杆泵选型与设计- 选型依据及步骤。
- 设计计算实例解析。
5. 单螺杆泵的安装、调试与维护- 安装要求及注意事项。
- 调试方法及步骤。
- 维护保养知识及技巧。
6. 单螺杆泵性能测试- 实验设备与测试方法。
- 性能测试数据整理与分析。
根据以上教学内容，制定详细的教学大纲，明确教学内容的安排和进度。
教材章节与内容对应如下：第一章：泵的基础知识第二章：单螺杆泵概述第三章：单螺杆泵工作原理与结构第四章：单螺杆泵性能参数第五章：单螺杆泵选型与设计第六章：单螺杆泵的安装、调试与维护第七章：单螺杆泵性能测试确保教学内容科学、系统，符合课程目标和教学实际需求。
螺杆泵教材2005讲解
构 X2
t
R Z2
y2 y M
O1 β
x
α O2
x2
转子可视为半径为R的圆片沿着螺距为t、偏心为e的螺旋线连续移动所形成的轨迹。
定子型线
定子衬套曲面是由两个半径为 R（转子半径）的半圆和 两条长度为 4e的直线段组成的封闭对称曲线以长度 T（T=2t）
为导程螺旋旋转形成空间螺旋曲面。
y1
A
O1
x1
螺杆泵定子是用丁腈橡胶衬套浇铸粘接在钢体外套内而形成的一种腔 体装置。定子内表面呈双螺旋曲面，与转子外表面相配合。
螺杆泵工作原 理是什么？
沿着螺杆泵的全长，在转 子外表面与定子橡胶衬套内表 面间形成多个密封腔室；随着 转子的转动，在吸入端转子与 定子橡胶衬套内表面间会不断 形成密封腔室，并向排出端推 移，最后在排出端消失，油液 在吸入端压差的作用下被吸入， 并由吸入端推挤到排出端，压 力不断升高，流量非常均匀 。
T
Fy
TZ
Fω
Fa
轴向力 : 横向力 : 惯性力 :
Fa ? ? 16 Re ? P
4 Rt
Fy ? ? ? P
F?
?
1 2
?
R
2
e?
t 2 ? 4? 2 e 2 ? 2
负载扭矩 : T ? 16eRt ? P 2?
倾倒力矩 : TZ
?
4Rt 2
?2
?P
摩擦扭矩 : Tf ? f
64e2
?
256t
?4
式中:
Ty --流体的扭矩， N.m；
pout --泵出口压力，MPa； pin --泵入口压力，MPa。
Ty
?
8eDt 2π
第6讲：船用泵-螺杆泵
2. 径向力 径向力[Radial Force]
凸螺杆上液压力对称，直立时径向力平衡。 凸螺杆上液压力对称，直立时径向力平衡。 凹螺杆受不平衡径向力， 凹螺杆受不平衡径向力，两根凹螺杆所受径向力大小 相等、方向相反。所构成的力偶与凸螺杆转向相同。 相等、方向相反。所构成的力偶与凸螺杆转向相同。
课题一: 课题一 第六讲 螺杆泵 螺杆泵[Screw Pump] 一、螺杆泵的结构和分类 二、工作原理 三、受力分析 四、特点 五、管理
1
一、螺杆泵的结构和分类
1. 组成：泵壳、螺杆、轴承、轴封等 组成：泵壳、螺杆、轴承、 2. 分类： 分类： (1)单螺杆泵、双螺杆泵、三螺杆泵 单螺杆泵、 单螺杆泵 双螺杆泵、 (2)密封型和非密封型 (2)密封型和非密封型
密封型螺杆泵：螺杆啮合线连续，能将吸排 腔完全隔开的螺杆泵。 单螺杆泵、三螺杆泵 都属于密封型螺杆泵，双螺杆泵有密封型和非密 封型两种。
2
螺杆泵工作原理[Mono Pump] 二. 螺杆泵工作原理 1. 单螺杆泵工作原理 单螺杆泵工作原轴连接。万向 轴的销轴靠润滑脂[Grease]润滑。 具体结构原理见课件
18
2. 三螺杆泵吸入管路必须装 40～60目滤器， 目滤器， ～ 目滤器 以上。 吸入油面应高出吸入管口 100 mm以上。注意 以上 吸入管路的清洁，保持油液的洁净， 吸入管路的清洁，保持油液的洁净，防止螺杆 檫伤。 檫伤。 3. 螺杆泵不能反转。否则吸排方向改变， 螺杆泵不能反转。否则吸排方向改变， 主从动螺杆轴向力无法平衡。 主从动螺杆轴向力无法平衡。
21
15
4. 对所输送的液体搅动少，水力损失可忽 对所输送的液体搅动少， 适于输送不宜搅拌的液体(如供给油水分离 略，适于输送不宜搅拌的液体 如供给油水分离 器的含油污水)。 器的含油污水 。 5. 零部件少，相对重量和体积小，磨损轻， 零部件少，相对重量和体积小，磨损轻， 维修工作少，使用寿命长(主 维修工作少，使用寿命长 主、从动螺杆不靠机 械啮合力传动)。 械啮合力传动 。 缺点：最大的缺点是刚性较差， 缺点：最大的缺点是刚性较差，因为螺杆 的轴向尺寸较长。此外，加工和装配要求较高。 的轴向尺寸较长。此外，加工和装配要求较高。
螺杆泵生产组织与计划管理课程设计
螺杆泵生产组织与计划管理课程设计1. 引言螺杆泵是一种常用的工业设备，用于输送各种液体和粘稠介质。
在螺杆泵生产过程中，合理的生产组织和计划管理是非常重要的。
本课程设计将重点介绍螺杆泵生产组织和计划管理的关键要点和方法。
2. 生产组织2.1 生产组织的目标螺杆泵生产组织的主要目标是确保生产过程的高效运作，以满足客户需求并保证产品质量。
为了实现这一目标，生产组织需要合理安排生产工艺流程、确定生产资源分配和协调各个环节之间的关系。
2.2 生产工艺流程螺杆泵生产工艺流程通常包括原材料采购、零部件加工、组装和测试等环节。
在安排生产工艺流程时，需要考虑到各个环节之间的依赖关系，尽量缩短生产周期。
2.3 生产资源分配生产资源分配包括人力资源、设备资源和物料资源等方面。
在进行生产资源分配时，需要根据生产工艺流程和生产需求合理规划资源的使用，并确保资源的充分利用。
2.4 各环节协调螺杆泵生产过程中，各个环节之间的协调非常重要。
各个环节之间的信息共享和沟通能力直接影响到生产进度和质量。
因此，需要建立有效的沟通机制，确保各个环节之间的协调和合作。
3. 计划管理3.1 生产计划生产计划是制定和安排生产任务的重要工具。
通过合理的生产计划，可以提高生产效率，降低生产成本。
生产计划需要考虑各种因素，包括市场需求、生产能力、原材料供应和人力资源等。
3.2 生产任务分解生产任务分解是将整体生产计划分解为具体的生产任务，确定每个任务的时间要求和责任人。
通过生产任务分解，可以更好地组织和安排生产活动，并提高生产效率。
3.3 进度管理进度管理是对生产进程进行监控和控制的重要方法。
通过及时跟踪生产进度，并与生产计划进行比对，可以发现生产过程中的问题和延误，并采取相应措施进行调整和改进。
3.4 质量管理螺杆泵作为工业设备，产品质量至关重要。
质量管理通过建立质量控制点和质量检测机制，确保产品达到设计指标并符合客户要求。
质量管理需要与生产计划相结合，确保在保证质量的前提下提高生产效率。
螺杆泵课程设计概要
AUTOCAD参考图
螺杆泵的优点
• 螺杆式干式真空泵，抽气腔内无任何工 作液，保证了被抽空间不受污染;
• 无油蒸汽排放，保证了外部环境的清洁。 由于阴阳转子齿面间留有间隙，因而可 以抽除含有粉尘，或有腐蚀性，有毒的 气体。
表4.1 导程、长径比及①及扭角② 长径比 的关系③
符 短导程
号
长导程
h
h1
4 3
D0 , h2
2D0
h1 1.8D0 , h2 2.7D0
0.9 1.0 1.12 1.18 1.32 1.50 l
阳转子扭 角
1z
243 270 302.4 236
264
300
阴转子扭 角
162 180 201.6 157.3 176 200
• 其许用扭转切应力为40MPa。 • 按扭转强度估算轴的最小直径
d
3
9.55106 P
0.2t n
=14.6mm
故取轴的最小直径为 20mm完全可以满足轴的强度要求，且留有足够的安全系数。
中腔
中腔内部有环形槽，用于通冷却水
右端盖装配体零件
45角接触轴承 环
小右盖 套筒
右端盖装配体零件
右盖
轴承挡圈 轴肩
工作原理
4.1螺杆基本尺寸
螺杆压缩机转子的推荐公称直径： 63、80、100、125、160、200、 250、315、400、500、630、 800mm。初选螺杆的公称直径 =100mm。型线选择双边对称圆弧 导程 型线，阳转子与阴转子齿数比选4： 6。
型线选择双边对称圆弧41导程长径比及及扭角的关系长径比0910112118132150阳转子扭2432703024236264300阴转子扭16218020161573176200阴阳转子及轴阳转子阴转子中心距100mm对螺杆泵性能有重大影响的转子型线要素有接触线泄漏三角形封闭容积和齿间面积等齿间容积是实现气体压缩的工作腔轴的设计计算考虑到材料的成本及工艺要求轴材料选取45钢调制处理
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AUTOCAD参考图
螺杆泵的优点
• 螺杆式干式真空泵，抽气腔内无任何工 作液，保证了被抽空间不受污染;
• 无油蒸汽排放，保证了外部环境的清洁。 由于阴阳转子齿面间留有间隙，因而可 以抽除含有粉尘，或有腐蚀性，有毒的 气体。
4.6.1齿轮尺寸计算 中心距 a=80mm 传动比 =3：2 模数 m初步选为3.5 齿数初定为Z1 =18，Z2=27。 螺旋角 = arccos mn (z1 z2 )=10.14° 在8°～15°满足要求 2a 故模数确定为m=3.5，齿数确定为Z1=18，
Z2=27。
轴定位
右轴盖 轴盖
锁紧螺母
齿轮啮合
总装后视图
总装俯视图
工作原理
选用多头双边对称圆弧型线 工作过程：
吸气 压缩 排气
4.1螺杆基本尺寸
螺杆压缩机转子的推荐公称直径： 63、80、100、125、160、200、 250、315、400、500、630、 800mm。初选螺杆的公称直径 =100mm。型线选择双边对称圆 导程 弧型线，阳转子与阴转子齿数比选 4：6。
表4.1 导程、长径比及①及扭角② 长径比 的关系③
符 短导程
号
长导程
h
4 h1 3 D0 , h2 2D0
h1 1.8D0 , h2 2.7D0
0.9 1.0 1.12 1.18 1.32 1.50 l
阳转子扭 角
1z
243 270 302.4 236
264
300
阴转子扭 角
45角接触轴承 环
小右盖 套筒
右端盖装配体零件
右盖
轴承挡圈 轴肩
密封环的组件
右端盖视图
小右盖装配体零件
35圆柱轴承
35轴承套筒
轴35J型无骨架密封圈
右端盖
小右盖装配体
J型骨架密封组件
左端盖视图
左端盖装配体零件
圆柱轴承 套筒
套筒
J型无骨架密 封圈
左端盖转配体零件
套筒密 封圈
双左盖
环 左盖
• 考虑到材料的成本及工艺要求，轴材料 选取45钢，调制处理。
• 其许用扭转切应力为40MPa。 • 按扭转强度估算轴的最小直径
d
3
9.55106 P
0.2t n
Hale Waihona Puke =14.6mm故取轴的最小直径为 20mm完全可以满足轴的强度要求，且留有足够的安全系数。
中腔
中腔内部有环形槽，用于通冷却水
右端盖装配体零件
齿轮设计
同步齿轮副通常采用斜齿 圆柱齿轮。原因如下：
1）在多数情况下，当传 动比和中心距给定时，选 取标准齿型的直齿副是困 难的，。
2）通常同步齿轮副在高 转速区内工作。
3）直齿齿轮副对安装和 制造的误差特别敏感
4）斜齿轮的重叠系数比 直齿轮大得多。
大齿轮 小齿轮
i
齿轮尺寸计算
162 180 201.6 157.3 176 200
2z
① 长径比 ② 扭角 ③ 指常用的齿数比为4：6时
阴阳转子及轴
阳转子
阴转子
齿间容积是实现气 体压缩的工作腔
阴
中心距
阳 转
100mm
子 配
合
对螺杆泵性能有重大影响的转子型线要素有接触线， 泄漏三角形，封闭容积和齿间面积等.
轴的设计计算