螺杆泵螺杆精度的要求及成形铣削的基本原理

发布时间：2018-07-21

采油螺杆泵是 目前采油业新兴的采油设备，它在原油开采中通过使用电动机或柴油机等驱动装置驱动来进行采油。使用螺杆泵采油能够   降低采油成本，提高采油经济效益。   早在20世纪70年代就研制成功螺杆泵采油系统，它目前在许多   已   广泛应用。我国在这一的   起步较晚，在20世纪90年代后期才尝试采油螺杆泵的研制，但进展不大，尚处于   阶段，目前使用的采油螺杆泵绝大多数依赖   。
采油螺杆泵主要由偏心螺杆(转子)和带有螺旋腔的泵体(定子)两部分组成，对其进行设计与制造，要解决的问题很多。但总体来讲，螺杆泵螺杆的螺旋面型线的形状和加工质量决定着螺杆与螺旋腔的啮合状况，不同的螺旋面型线不仅直接决定着螺杆泵的工作压力、额定流量、容积效率、振动噪声等技术性能指标的差异，还决定着螺杆的加工工艺，直至产品成本。所以，对于螺杆泵来说，螺杆螺旋面型线能否达到严格密封的要求是 判断螺杆泵性能的一个重要指标。因此，研制采油螺杆泵需要解决的关键技术就是 加工偏心螺杆所用的成形铣刀的研制问题。
采油螺杆泵螺杆精度的要求很高，其加工方法也多种多样，为了提高螺杆的加工精度，对加工螺杆螺旋曲面的刀具进行   就显得至关重要。从螺杆泵的特征参数出发，建立螺杆模型，确定刀具与工件的接触线，   了刀具的廓形，并分析了螺杆加工刀具磨损后导致的加工误差。
运用矩阵变换及投影原理，通过数值计算进行求解，利用计算机编程实现了刀具的设计。通过对螺杆成形铣刀加工轨迹坐标计算的方法进行推导，   一种直接由端面坐标点求解铣刀廓形坐标的方法。依据刀具回转面与螺旋曲面的包络原理，实现螺旋曲面加工的刀具设计。 螺杆加工过程形成的接触线具有空间位置不变的特性，推导出螺旋面空间接触的几何条件，并将该接触条件应用于螺杆滚刀刃形的设计。运用空间圆弧逼近原理对双螺杆混输泵转子螺旋曲面的加工刀具进行了参数优化设计。易先中等.将旋风式法曲率包络铣削技术用于螺杆转子螺旋曲面的加工。
本文根据成形铣削原理，从成形铣刀与螺杆工件的相对运动关系出发，依据刀具与工件的接触原则，推导出刀具与工件的啮合条件。再运用坐标变换的方法，将   的螺杆螺旋曲面的型线方程转换到刀具坐标系内，   铣刀刀刃的廓形方程。并针对成形铣刀用钝重磨后产生的加工误差，进一步建立了具有恒定后角的刀刃廓形方程，使铣刀在磨损后经过刃磨仍具有良好的加工精度。
1、采油螺杆泵的结构及其原理
进行采油螺杆泵螺杆成形铣刀的设计与制造，首先要搞清螺杆泵的结构及其原理，确定其工作过程中的关键结合面，为刀具设计和螺杆加工提供理论基础。
采油螺杆泵螺杆螺旋曲面是 由偏心圆绕螺杆   线经螺旋上升后形成的；泵体内的螺旋腔是 由两个半径相同的半圆弧和两条直线构成的一个长条封闭曲线绕其轴线经过螺旋上升后形成的。在工作过程中螺杆与螺旋腔配合，形成密封的螺旋储油腔。螺杆旋转时，螺杆在螺旋腔内做行星运动，即绕自身的轴线自转的同时又绕螺旋腔的轴线公转。螺杆开始旋转时，螺杆泵吸入端的空腔体积逐渐增大，在井底与该空腔的压力差作用下，石油被逐渐吸入该腔室。随着螺杆的继续转动，该腔室体积逐渐增大，石油不断充满腔室。然后该腔室逐渐闭合，将石油封闭在该腔室内。之后，螺杆泵吸入端继续形成新的空腔，重复上述过程。与此同时，充满石油的密闭腔室连续向螺杆泵排出端推移，直到到达排出端后，密闭腔室逐渐打开，石油排出螺杆泵进入油管柱，油管柱内的液面不断升高，如此循环，将石油地输送到地面。
2、成形铣削的基本原理
成形铣刀是 用来加工成形表面的刀具。成形铣刀的刀刃廓形是 指铣刀的刀刃绕其轴线回转所形成曲面的轴向截形。采用成形铣刀加工螺旋曲面时，工件上的螺旋曲面是 铣刀刀刃的回转面相对于工件做螺旋运动时所形成的包络面，这个回转面与工件螺旋曲面的接触线是 一条空间曲线。因此，这两个面在空间做相对运动的任一瞬时   沿这一条空间曲线相切。这条空间曲线既在工件螺旋面上又在刀具回转面上，成为接触线。当该接触线绕工件轴心线做螺旋运动时，便形成了工件的螺旋曲面；当接触线绕刀具轴心线回转时，便形成了刀具的回转面。这就是 加工螺旋曲面的成形铣刀刀刃廓形设计的理论依据。