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    螺桿泵螺桿精度的要求及成形銑削的基本原理

    發布時間:2018-07-21
    ?采油螺桿泵是 目前采油業新興的采油設備,它在原油開采中通過使用電動機或柴油機等驅動..

    采油螺桿泵是 目前采油業新興的采油設備,它在原油開采中通過使用電動機或柴油機等驅動裝置驅動來進行采油。使用螺桿泵采油能夠   降低采油成本,提高采油經濟效益。   早在20世紀70年代就研制成功螺桿泵采油系統,它目前在許多   已   廣泛應用。我國在這一的   起步較晚,在20世紀90年代后期才嘗試采油螺桿泵的研制,但進展不大,尚處于   階段,目前使用的采油螺桿泵絕大多數依賴   。
    采油螺桿泵主要由偏心螺桿(轉子)和帶有螺旋腔的泵體(定子)兩部分組成,對其進行設計與制造,要解決的問題很多。但總體來講,螺桿泵螺桿的螺旋面型線的形狀和加工質量決定著螺桿與螺旋腔的嚙合狀況,不同的螺旋面型線不僅直接決定著螺桿泵的工作壓力、額定流量、容積效率、振動噪聲等技術性能指標的差異,還決定著螺桿的加工工藝,直至產品成本。所以,對于螺桿泵來說,螺桿螺旋面型線能否達到嚴格密封的要求是 判斷螺桿泵性能的一個重要指標。因此,研制采油螺桿泵需要解決的關鍵技術就是 加工偏心螺桿所用的成形銑刀的研制問題。
    采油螺桿泵螺桿精度的要求很高,其加工方法也多種多樣,為了提高螺桿的加工精度,對加工螺桿螺旋曲面的刀具進行   就顯得至關重要。從螺桿泵的特征參數出發,建立螺桿模型,確定刀具與工件的接觸線,   了刀具的廓形,并分析了螺桿加工刀具磨損后導致的加工誤差。
    運用矩陣變換及投影原理,通過數值計算進行求解,利用計算機編程實現了刀具的設計。通過對螺桿成形銑刀加工軌跡坐標計算的方法進行推導,   一種直接由端面坐標點求解銑刀廓形坐標的方法。依據刀具回轉面與螺旋曲面的包絡原理,實現螺旋曲面加工的刀具設計。 螺桿加工過程形成的接觸線具有空間位置不變的特性,推導出螺旋面空間接觸的幾何條件,并將該接觸條件應用于螺桿滾刀刃形的設計。運用空間圓弧逼近原理對雙螺桿混輸泵轉子螺旋曲面的加工刀具進行了參數優化設計。易先中等.將旋風式法曲率包絡銑削技術用于螺桿轉子螺旋曲面的加工。
    本文根據成形銑削原理,從成形銑刀與螺桿工件的相對運動關系出發,依據刀具與工件的接觸原則,推導出刀具與工件的嚙合條件。再運用坐標變換的方法,將   的螺桿螺旋曲面的型線方程轉換到刀具坐標系內,   銑刀刀刃的廓形方程。并針對成形銑刀用鈍重磨后產生的加工誤差,進一步建立了具有恒定后角的刀刃廓形方程,使銑刀在磨損后經過刃磨仍具有良好的加工精度。
    1、采油螺桿泵的結構及其原理
    進行采油螺桿泵螺桿成形銑刀的設計與制造,首先要搞清螺桿泵的結構及其原理,確定其工作過程中的關鍵結合面,為刀具設計和螺桿加工提供理論基礎。
    采油螺桿泵螺桿螺旋曲面是 由偏心圓繞螺桿   線經螺旋上升后形成的;泵體內的螺旋腔是 由兩個半徑相同的半圓弧和兩條直線構成的一個長條封閉曲線繞其軸線經過螺旋上升后形成的。在工作過程中螺桿與螺旋腔配合,形成密封的螺旋儲油腔。螺桿旋轉時,螺桿在螺旋腔內做行星運動,即繞自身的軸線自轉的同時又繞螺旋腔的軸線公轉。螺桿開始旋轉時,螺桿泵吸入端的空腔體積逐漸增大,在井底與該空腔的壓力差作用下,石油被逐漸吸入該腔室。隨著螺桿的繼續轉動,該腔室體積逐漸增大,石油不斷充滿腔室。然后該腔室逐漸閉合,將石油封閉在該腔室內。之后,螺桿泵吸入端繼續形成新的空腔,重復上述過程。與此同時,充滿石油的密閉腔室連續向螺桿泵排出端推移,直到到達排出端后,密閉腔室逐漸打開,石油排出螺桿泵進入油管柱,油管柱內的液面不斷升高,如此循環,將石油地輸送到地面。
    2、成形銑削的基本原理
    成形銑刀是 用來加工成形表面的刀具。成形銑刀的刀刃廓形是 指銑刀的刀刃繞其軸線回轉所形成曲面的軸向截形。采用成形銑刀加工螺旋曲面時,工件上的螺旋曲面是 銑刀刀刃的回轉面相對于工件做螺旋運動時所形成的包絡面,這個回轉面與工件螺旋曲面的接觸線是 一條空間曲線。因此,這兩個面在空間做相對運動的任一瞬時   沿這一條空間曲線相切。這條空間曲線既在工件螺旋面上又在刀具回轉面上,成為接觸線。當該接觸線繞工件軸心線做螺旋運動時,便形成了工件的螺旋曲面;當接觸線繞刀具軸心線回轉時,便形成了刀具的回轉面。這就是 加工螺旋曲面的成形銑刀刀刃廓形設計的理論依據。

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