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附件1：四川大学锦城学院机械系本科毕业论文（设计）工作表填写说明一、四川大学锦城学院机械系本科毕业论文（设计）环节工作套表由七个表格组成，要求套表填写完后均放入四川大学锦城学院机械系本科毕业论文（设计）档案袋存档。七个表格名称如下：表1 四川大学锦城学院机械系本科毕业论文（设计）正文封面表2 四川大学锦城学院机械系本科毕业论文（设计）任务书表3 四川大学锦城学院机械系本科毕业论文（设计）开题报告表4 四川大学锦城学院机械系本科毕业论文（设计）指导教师指导记录表表5 四川大学锦城学院机械系本科毕业论文（设计）指导教师评阅意见表表6 四川大学锦城学院机械系本科毕业论文（设计）专家评阅意见表表7 四川大学锦城学院机械系本科毕业论文（设计）答辩情况及成绩评定表二、七个表格由学生、指导教师、评阅专家和答辩委员会根据四川大学锦城学院机械系本科生毕业论文（设计）的规定（试行）的要求分别如实填写，要求学生、指导教师、评阅专家填写的栏目不能由他人代填。三、四川大学锦城学院机械系本科毕业论文（设计）任务书由指导教师填写。四、四川大学锦城学院机械系本科毕业论文（设计）开题报告除第3页各栏目外，其它栏目均由学生填写。五、四川大学锦城学院机械系本科毕业论文（设计）正文格式原则上参照“四川大学锦城学院机械系本科毕业论文（设计）格式和参考文献著录要求” 撰写。六、四川大学锦城学院机械系本科毕业论文（设计）指导教师指导记录表由学生填写，指导教师确认。指导教师应对学生毕业论文（设计）工作的进展情况一般每周至少进行一次检查、指导,并要求学生在表中记录检查、指导的实际内容。七、四川大学锦城学院机械系本科毕业论文（设计）指导老师评阅意见表由指导教师填写。表中给出了各评价项目达到A级的具体要求，各项目的评分分为A、B、C、D、E五个等级并赋予相应的分值范围。请对照A级标准，结合该论文（设计）实际，评出各项目具体得分，并填写在相应项目的评分栏中，同时计算总分。若总分60分或“论文（设计）格式”项目评分6分，将不能提交专家评阅及答辩，要求学生限期修改合格后再申请重新评阅及答辩。表中“对论文（设计）的综合评语”栏的填写，可评价论文（设计）的整体水平，值得特别肯定之处或不足之处，也可填写对表中项目评价的补充评语。八、四川大学锦城学院机械系本科毕业论文（设计）专家评阅意见表由机械系指定专家认真评阅后，客观、公正地填写评阅意见。表中给出了各评价项目达到A级的具体要求，各项目的评分分为A、B、C、D、E五个等级并赋予相应的分值范围。请对照A级标准，结合该论文（设计）实际，评出各项目具体得分，并填写在相应项目的评分栏中，同时计算总分。若总分60分或“论文（设计）格式”项目评分6分，将不能提交答辩委员会答辩，要求学生在指导教师的指导下，限期修改合格后再申请重新评阅及答辩。表中“对论文（设计）的综合评语”栏的填写，可评价论文（设计）的整体水平，值得特别肯定之处或不足之处，也可填写对表中项目评价的补充评语。九、四川大学锦城学院机械系本科毕业论文（设计）答辩情况及成绩评定表由答辩小组组长填写，相关责任人按要求签名认可。表中给出了各评价项目达到A级的具体要求，各项目的评分分为A、B、C、D、E五个等级并赋予相应的分值范围。请对照A级标准，结合该论文（设计）答辩实际，评出各项目具体得分，并填写在相应项目的评分栏中，然后计算总分。论文（设计）环节的成绩评定：参考指导教师评阅情况、专家评阅，结合答辩情况来评定，建议按指导教师评分:专家评分:答辩评分为4:3:3的比例评定论文（设计）总成绩分数，然后按优（90100分）、良（8089分）、中（7079分）、及格（6069分）、不及格（60分）给出成绩等级。四川大学锦城学院 本科生毕业论文（设计）题 目 系 别 专 业 学生姓名 学 号 年级 指导教师 二 年 月 日 四川大学锦城学院本科毕业论文（设计）任务书（指导教师填写）论文（设计）题目学院专业年级题目来源教师科研课题纵向课题（）题目类型理论研究（）注：请直接在所属项目括号内打“”横向课题（）教师自拟课题（）应用研究（）学生自拟课题（）技术开发（）论文（设计）选题目的、工作任务：目前资料收集情况（含指定参考资料）：论文（设计）完成计划（含时间进度）：接受任务日期： 年 月 日 要求完成日期： 年 月 日 学生接受任务（签名）：指 导 教 师（签名）：系负责人审定（签名）： 四川大学锦城学院本科毕业论文（设计）开题报告题 目 系 别 专 业 学生姓名 学 号 年级 指导教师 二 年 月 日选题意义螺杆泵在我国石油开采中有重要意义。国内老油田大多处于开发后期，排量小、油层较深的稠油、含砂、含气难采油井越来越多，有的还处于关井状态。地面驱动单螺杆泵采油工艺是目前国内外用于采油的一种新工艺。它是一种容积式泵，运动件很少，钢螺杆在橡胶衬套表面的运动带有滚动加滑动的性质，这一系列特点使螺杆泵适用于高粘度、高含砂量和高含气量原油开采。在我国的国民生产和生活中，泵作为一种输送液体的心脏倍受各行各业所重视。60年代中期以来，在石油钻采机械里出现了一种新型的水力机械，它的结构、原理和特性既不同于传统的往复式水力机械，又相区别于传统的叶片式水力机械，这就是单螺杆式水力机械。单螺杆式水力机械在机械采油设备方面的应用，出现了采油用单螺杆泵，包括电动潜油单螺杆泵、液动式单螺杆泵和井口驱动式单螺杆泵等，它们在抽汲高粘度、高含气量和含砂量的原油中具有独特的效果。研制开发使用性能良好的单螺杆泵将带来广阔的社会效益和经济效益。螺杆泵作为一种机械采油设备。具有其它抽油设备所不能替代的优越性，螺杆泵工作原理不像抽油机，它是利用旋转运动实现抽油的。通过多年的应用实践证明它投资少、能耗低、适应性强，这些特点正被用户逐渐接受。随着大庆油田开发的逐步深入，油田开发的难度不断增加，举升设备的重要性也日益突出，螺杆泵 以其优越的性能在油田生产中的作用越来越显著，目前螺杆泵采油作为一种重要的油田举升方法正呈明显的上升趋势。在国内，螺杆泵的使用时间短，对其研究起步相对较晚，因此在生产中还有许多管理上和技术上的问题需要解决。随着螺杆泵应用领域的不断拓宽，对螺杆泵技术要求也越来越高，为适应螺杆泵在其应用领域快速发展的要求，有关螺杆泵的研究方向和内容呈现出比较活跃的趋势。石油工业的发展对单螺杆泵提出了更高的要求，石油工程用单螺杆泵的工作条件十分恶劣，如何提高单螺杆泵易损件的工作寿命，更好的满足需要，是此次注水泵设计和校核的关键。针对螺杆泵理论和结构上存在的问题，在传统的设计理论体系基础上，利用现有的设计手段和工具，设计出一种较为合理的单螺杆泵，缓减或解决螺杆泵在现场实际使用中所存在的具体问题，提高螺杆泵的寿命和采油效率，降低采油成本，是本文所研究的目的。国内外研究现状概述1国外螺杆泵的应用现状及发展趋势单螺杆泵是1932年由法国工程师Moineau发明，并由德国PCM泵公司制成产品。近年国内外采油（气）设备的发展趋势是向大排量、大功率、耐高温、耐高压的方向发展；向自动化、智能化和遥控监测方向发展；向具有保护=报警、优化记录及显示功能方向发展；向采油工艺多适应性方向发展，既能适应含水、含气、含砂、含石蜡、稠油和低渗透油藏的采油需要，又能满足定向井、水平井和深井采油工艺的需要。并且国外一些制造厂家已经先后推出了大型单螺杆泵产品。加拿大约40%的重油井使用螺杆泵采油，其中一石油公司采用PCM/IFP联合公司生产的Rodemip地面驱动螺杆泵采油系统，井下部分连续运转了两年，地面部分5年，投资与维护保养费用均较低。发展大流量和高压力的单螺杆潜油泵是国外螺杆泵的主要发展趋势。发展这种产品主要是为了满足一些大流量且含油水混合物的小口径深油井的需要。单螺杆泵广泛应用于各种工业领域已经有约60年的历史，但欧洲直到1985年前后才开始利用这种泵进行深井采油。由于单螺杆泵在石油工业中的输液范围很广，从低粘度到高粘度以及气-液两相流体，因此发展大流量高压力的单螺杆泵的市场前景广阔。发展高压螺杆泵的另一个目的是为了高粘度原油的开采。目前，单螺杆泵的最大压力已经达到200bar，英国AG泵公司和法国PCM泵公司均生产这种高压单螺杆泵（流量范围20500/h，级数120级）。由于这种高压单螺杆泵具有结构紧凑、效率高、耐磨性强等优点，因此国外越来越多地使用这种螺杆泵来开采含有大量固体颗粒、高粘度的原油。2国内螺杆泵的应用现状我国螺杆泵制造和应用的时间，泵的制造和配套应用都存在不少问题。我国天津市工业泵厂于60年代初研制成功船用高压小流量三螺杆泵，并扩展为单、双、三螺杆泵专业厂。天津工业泵厂于1984年引进德国Allweiler公司的制造技术和英国Holroyd公司的2AC螺杆铣床和配套设备后，我国才开始批量生产螺杆泵。比国外整整落后了20年。目前，我国对螺杆泵地面装置进行了改进，使螺杆泵的转速、排量可在一定范围内调整，以适应不同井况的需要。但是时至今日，国内产品基本上局限于小型单螺杆泵，缺乏大型单螺杆泵产品，且在泵的结构和制造技术等方面有待于改进和提高，并普遍存在泵性能和可靠性不高的问题，目前的一些石油部门不得不进口这类产品，以满足使用需要。部分低产油田和少数过去认为无开采价值的油田应用地面驱动螺杆泵开发，见到了明显的效果。近年来，国内一些油田相继使用螺杆泵开采高粘度原油，也得了较好的经济效果。目前，地面驱动井下单螺杆泵已在国内大多油田进行试用和局部推广。针对以上的各种情况，为赶超国外先进水平，填补国内空白，研制大排量螺杆泵具有重要意义。螺杆泵作为一种机械采油设备，它具有其他抽油设备所不能替代的优越性，国内在制造、应用等方面都取得了长足的进步，井下泵已经基本形成系列化。但是，与国外石油公司相比，我国在螺杆泵的整体技术发展和应用方面还存在一定的差距。主要研究内容1.了解单螺杆泵的工作原理。2.掌握单螺杆泵的机构组成。3.理解螺杆螺旋线的定义及原理4.螺杆泵螺杆及衬套的设计。5.单螺杆泵传动设计。6. 在autocad软件下设计出整体图。拟采用的研究思路（方法、技术路线、可行性论证等）1.查阅资料了解了单螺杆泵的应用概况、结构原理和工作特点等相关理论；2.接下来概述了单螺杆泵结构设计计算、主要性能计算和影响因素分析；3.根据给定的流量、压力来设计和选取合适的单螺杆泵结构参数，完成对单螺杆泵结构设计计算、主要性能计算；4.完成对其影响因素的分析；5.最后通过一个设计实例巩固了单螺杆泵设计的原理。通过理论设计分析法、计算法，对这些数据资料进行理论归纳分析及计算，完成对单螺杆泵结构设计计算、主要性能计算和影响因素分析，并系统地做出报告。研究工作安排及进度第 一 、 二周： 参阅整理文献和收集资料。第 三、四、五周：了解并熟悉单螺杆泵的工作原理和机构组成，对其设计做准备。第 六、七、八周：针对单螺杆泵做系统的设计以及计算，画好相关二维，并撰写论文及外文翻译。第 九 周：整理好论文并打印。第 十 周：进行毕业答辩。参考文献目录1 周连考，龚绍海，赵继生. 单螺杆泵的设计与试验研究. 水泵技术，1999，(3): 19-252 沙毅，白小榜，李金磊等. 单螺杆泵设计及特性试验研究. 中国机械工程，2008，19(5): 522-5253 李福天. 螺杆泵. 北京：机械工业出版社，20104 濮良贵, 纪名刚. 机械设计. 北京: 高等教育出版社, 20065 李文广.液体粘度对离心泵能量损失的影响.化工机械, 1999,26（1）：13-156 刘宇星.单螺杆泵使用中的问题探讨. 矿业研究与开发, 1996,16(2) :45-47.7 叶卫东,宋玉杰,韩道权,杜秀.华单螺杆泵定子有限元分析.石油矿场机械,2008,37(4) :42-448 张克危.流体机械原理(下册) .北京:机械工业出版社,2001.9 姜民政,朱君,郑福全,等.单螺杆泵特性试验.石油矿场机械,1999, 28(2) :30-32.10 李福天. 单螺杆泵溢流作用的探讨. 流体工程，1989，(3): 3-1011 何存兴. 单螺杆泵设计中若干理论问题探讨. 水泵技术，1995，(3): 3-1012 秦昊春，王义. 螺杆转子的数控加工. 化工之友，2006(2): 31-3213 任希锋. 单螺杆泵加工简介. 泵业动态，1999，(2): 19-25开 题 报 告 会 议 纪 要时 间地点主持人参会教师姓 名职 务（职 称）姓 名职 务（职 称）会议记录摘要 记录人：指导教师意见签名： 年 月 日备注：1、本开题报告除第3页各栏目外，其它栏目均由学生填写。2、填写各栏目时可根据内容另加附页。3、参加开题报告会议的教师不少于3人。 单螺杆泵文献综述摘要：单螺杆泵性能优越，被广泛应用于食品、冶金、造纸、印染、化工、化肥、制药等工业部门螺杆泵属容积式转子泵，诞生于1931年。由于结构独特，有自吸能力、效率高、体积小、工作可靠，且可输送粘度范围宽广的各种介质，螺杆泵被广泛应用于石油化工、航运、电力、机械液压系统、食品、造纸、污水处理等工业部门。作为节能和节材产品，螺杆泵在我国的应用范围正在不断扩大，需求量连年增长，越来越受到重视。虽然我国国内的螺杆泵与国外专业公司相比还存在差距，但随着我国螺杆泵科研力量的投入及应用实践的增多，螺杆泵在替代原来传统技术方面必将取得良好的使用效果，实现节能、节材效益。关键字:性能优越 节能 节材 一、工作原理单螺杆泵是一种内啮合回转式容积泵，当单线螺旋的转子在双线的螺旋的定了孔内绕定子轴线作行星回转时，转子一定子付之间形成的密闭腔就连续的、匀速的、容积不变的将介质从吸入端输送到输出端。二、螺杆泵应用领域石油工业：油田中原油、稠油、气、砂等混合物的抽取及输送。化学工业：合成纤维液、粘胶液、油墨、尼龙粉液、悬浮液、乳浊液、聚合物、絮凝剂、沉淀剂、石灰乳的输送。造纸工业：输送不同浓度的纸浆、棉浆、草浆，各种涂料，白液、黑液及碱回收中的重油。非金属矿：陶瓷工业生的中浆液、瓷油、耐火粘土悬浮液的输送。高领土生产中的原料 浆液的输送。食品工业：输送食品的原料、酱类、乳类物料，果汁、果酱，碳酸饮料及调料。啤酒厂中硅藻土、麦牙浆以及酒糟、滤泥各种液体的输送。其他工业：船舶中输送燃油，扫仓，清除海上浮油，排放污水，污油至岸上及装卸各种物料。建筑业中灰浆、灰膏、涂料的输送。环保行业污泥输送。三、螺杆泵特性1. 输送范围广泛：从含固量60%的物料，且粘度高达1，000，000CPS的物料均可有效输送。2. 机械振动及噪声低，运行中物料没有搅动、剪切、湍流和搅拌。3. 自吸能力强，吸上真空高度可达8.5米（28英尺）。4. 由钢性的转子与弹性的定子组成的特殊结构使其具有能输送含固体颗粒的物料。5. 被输送物料的温度最高可达到摄氏120度，流量最高可达260m3/h。压力可达0.6，1.2，1.8，2.4,9.6MPa。6. 流量与转速成线性关系，可以方便的能过调整转速来控制流量，通常可作计量泵用。7. 不锈钢（304，316，316L，904，329J1等）转子，表面经过特殊工艺物化处理，表面硬度可达HRC55-60，耐腐耐磨。四、螺杆泵前景 单螺杆泵结构简单，不怕砂和杂质，特别适用于高粘度、高固相原油及油气水多相输送。空心转子螺杆泵的问世不仅为采油提供了更好更多的便利，也是螺杆泵向前发展的重要一步。空心转子螺杆泵采油系统主要由地面部分、电控部分、井下泵及配套工具等4部分组成，其中地面部分、电控部分与常规螺杆泵采油系统相同，配套工具包括与空心转子配套用的热洗阀、测压阀等；不同的是井下泵由定子和空心转子组成，空心转子采用弯曲型材的模具和设备将等厚壁空心管一次拉制成型，中心形成与外壁型线相同的通道。此通道对开辟螺杆泵新的应用领域至关重要，它既可作为压力测试传压通道，还可作为清防蜡热洗通道。与常规螺杆泵采油系统相比，空心转子加工工艺简单，生产效率高，成本低，不仅节约材料，减轻转子质量，还提高了转子的承载能力，增强了系统的可靠性。空心转子螺杆泵采油技术不仅继承了常规螺杆泵的优点，还可实施大排量、快速热洗清防蜡工艺，能实现压力测试，具有抽油杆柱防脱扣功能。它的开发应用提高了螺杆泵系统的工艺性能，降低了螺杆泵的费用，拓展了应用范围。随着配套技术的日益完善，空心转子螺杆泵有望在剖面测试、同井注采等领域得到广泛应用。五、定子改进定子橡胶性能的改进采油螺杆泵定子所使用的传统橡胶材料为丁腈橡胶(NBR)。因采油螺杆泵的工作条件十分苛刻，如高温、高压、工作时间长、磨蚀性介质、受周期性挤压力等，使传统的定子橡胶已临近其性能极限，发展新胶种已成为一种迫切的需求。目前配方主要有：1、羧基丁腈橡胶(XNBR)：它是丁二烯、丙烯腈和有机酸单体的三元共聚物，其特点是：耐热油；耐磨；水溶胀小；压缩永久变形小；弹性高；抗撕裂强度高；易挤出，有利于注压成型；动态性能较好6。2、丁腈橡胶与聚氯乙烯(PVC)，或羧基丁腈橡胶与聚氯乙烯的共混胶为橡塑混炼胶，与丁腈橡胶相比，有更好的挤出性能和耐油、耐化学药品、耐溶剂性、耐水性和耐磨性，而且尺寸稳定性较好，对定、转子配合更易控制7。王霞、朱臣昌等8将不同PVC含量的橡胶试样进行耐稠油性能测试并进行拉伸试验，认为PVC树脂的加入不仅提高丁腈橡胶的硬度、耐磨性能，而且改善了丁腈橡胶的塑性和共混胶的挤出性能，从而克服了螺杆泵定子衬套的加工难度。3、氢化高饱和丁腈橡胶是通过对丁腈橡胶链段上的丁二烯单元进行选择氢化，将不饱和双键加氢反应生成饱和碳碳单键。氢化高饱和丁腈橡胶具有良好的耐热和耐老化性能、耐腐蚀性能和耐低温性能，还具有能在高温下仍保持与常温相当的物理机械性能的品质。4、在橡胶中加入填料可以改善橡胶的耐磨性、抗老化等各种性能。当填料的结构单元小到纳米级时，材料的性质发生了重大变化，不仅明显改善了原有材料的性能，而且会有新的性能或效应产生。纳米材料与高分子材料大分子之间的接枝作用，不仅可显著提高高分子材料的综合性能，还可提高其热稳定性、光稳定性、化学稳定性和使用性能，进而延长制品的使用寿命9,10。金属定子传统单螺杆泵以丁腈橡胶为衬套的定子，在工作中由于受井下油气水等多种组分的侵蚀、转子的冲击和磨损、定子在井下温度的热老化作用等，导致定子损坏，其工作寿命为一年半左右。若以金属材料制造单螺杆泵的定子，并对转子加以改造，即在转子表面挂一层橡胶、尼龙或其他材质，则能很好地提高泵的性能。1、金属定子的优越性表现在5：(1).承压能力强(2).相同排量的螺杆泵，金属定子的螺杆泵泵体要比橡胶定子的螺杆泵泵体小(3).与橡胶相比，金属定子散热快，不存在疲劳温升和老化问题，所以定子寿命长(4).转子橡胶层较薄，受力均匀，机械效率高(5).转子油胀、温胀和气侵问题不明显，更适应恶劣环境(6).定、转子可重复利用，降低了成本2、应用前景金属定子单螺杆泵除应用于地面驱动的常规方法外，还可应用于潜油螺杆泵采油技术5。与橡胶定子螺杆泵相比优势较多，适用范围广，使用寿命长，效益高，收益好，前景广阔。六、单螺杆泵特点:1、能输送高固体含量的介质；2、流量均匀压力稳定，低转速时更为明显；3、流量与泵的转速成正比，因而具有良好的变量调节性；4、一泵多用可以输送不同粘度的介质；5、泵的安装位置可以任意倾斜；6、适合输送敏感性物品和易受离心力等破坏的物品；7、体积小，重量轻、噪声低，结构简单，维修方便。七、螺杆泵发展动态 大庆采研院螺杆泵技术年创效2000万元 中原油田应用螺杆泵技术节能降耗 胜利东辛采油厂螺杆泵连续杆工艺投产成功 投资半亿 耐驰成亚太单螺杆泵制造中心参考文献：1 周毅. 单螺杆泵橡胶定子的研制. 橡胶工业, 2003,50: 312.2 魏纪德,吴文祥,曾艳. 螺杆泵定子橡胶溶胀对容积效率的影响及对策. 石油机械, 2005,33(4):16.3 姜云晗,陈凤,薛剑茹. 等壁厚螺杆泵的研究与应用. 钻采工艺, 2005, 28(6):117118.4 何艳,姜海峰,孙延安. 等壁厚定子螺杆泵研究及应用前景探讨. 钻采工艺, 2003,31(2): 5.5 陈兆梅,钱昊. 金属定子单螺杆泵的可行性探讨. 油气田地面工程, 2004,24(8): 64.6 郁文正,梁德山. 螺杆泵定子橡胶的新发展. 国外石油机械, 1997,8(4):42.7 陈玉祥等. 提高螺杆泵定子橡胶材料寿命的分析与研究. 排灌机械, 2005,23(4):7.8 王霞,朱臣昌,陈玉祥,侯铎. 纳米CaCO3与聚氯乙烯对采油螺杆泵定子橡胶材料(NBR)的改性研究. 弹性体, 2007,17(4): 48.9 陈伟雄. 我国纳米碳酸钙市场调研报告. 化工科技市场, 2005, (1): 4610合成橡胶工业, 2004, 27(3): 18211 高树峰纳米碳酸钙在橡胶中的应用研究J2006, (22):3637.12 王成云,龚丽雯纳米碳酸钙在橡胶高性能化改性中的应用J化工时刊，2002, (10): 610.13 陈伟雄我国纳米碳酸钙市场凋研报告J化工科技市场, 2005, (1): 465014 邹德荣,毛晓明,除泽明纳米碳酸钙对丁腈橡胶性能影响研究J弹性体, 2001,11(4): 212315 张立群,吴友平,王益庆等橡胶的纳米增强及纳米复合技术J. 合成橡胶工业，2000,23(2): 7177.16 宋智彬,宗成中,刘冬. 改性纳米碳酸钙填充丁腈橡胶性能研究. 特种橡胶制品, 2008,29(4): 1921.17 王霞,陈玉祥等. 采油用螺杆泵定子橡胶及其性能的改进. 材料导报, 2005,19(11): 8284.18 武玺. 纳米氧化锌在橡胶中的作用机理及应用. 轮胎工业, 2003,24(2): 6769.19 王霞,陈玉祥,景步宏,张志东. 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critical. Higher requirements are made to meet the demand of the industrial development on the single-screw pump, and some certain industries with a single-screw pump are under terrible conditions. It shows that researching and developing the single-screw pump of good performance will bring a broad social and economic benefits. To meet the better needs of specific working conditions, this paper explains clearly the working principle and structural features of single-screw pump, and designs and selects the appropriate single-screw pump parameters by a given flow and pressure on the basis of the traditional theoretical system and using of existing design methods and tools. So that the structural design calculations, key performance computing and influencing factors analysis are completed. After that, we establish an effective single-screw pump three-dimensional model by using of three-dimensional modeling for the simple kinematics simulation on the single-screw pump designed, the results show that it can provide a reference for single-screw pump performance improvement.【Key words】single-screw pump; structural design; performance; influence factor2目 录摘要IAbstractII1. 绪论11.1 研究背景及研究意义11.2 国内外研究综述11.2.1 国外螺杆泵的应用现状11.2.2 国内螺杆泵的应用现状21.3本题的研究内容和方法22. 单螺杆泵的概况42.1 引言42.2 基本结构和工作原理52.3 性能参数92.4 应用特点112.5 单螺杆泵的特性122.6 单螺杆泵的选用123. 单螺杆泵结构设计与性能计算153.1单螺杆泵结构设计153.1.1 螺杆和衬套尺寸的确定153.1.2 螺杆和衬套的型线设计163.2 单螺杆泵材料的选用203.3 单螺杆泵的加工制造223.3.1 螺杆的加工223.3.2 单螺杆泵橡胶定子的加工223.4 单螺杆泵的性能计算244. 单螺杆泵应用实例设计265. 单螺杆泵的性能分析296. 结论与展望306.1 结论306.2 展望30参考文献32致谢331. 绪论1.1 研究背景及研究意义在我国的国民生产和生活中，泵作为一种输送液体的心脏倍受各行各业所重视。单螺杆泵输送流量、压力稳定，无脉动。 单螺杆泵输送变转速即可改变输出流量，可用作计量投加。 吸入能力强，工作噪声小，无泄漏，无温升。单螺杆泵输送适应范围广，可输送一切流动介质甚至非流动物料。单螺杆泵能输送高固体含量的介质；流量均匀压力稳定，低转速时更为明显；流量与泵的转速成正比，因而具有良好的变量调节性；一泵多用可以输送不同粘度的介质；泵的安装位置可以任意倾斜；适合输送敏感性物品和易受离心力等破坏的物品；体积小，重量轻、噪声低，结构简单，维修方便。 正是由于上述特点，使得单螺杆泵应用广泛，领域涉及石油工业、化工及制药、环境工程、矿产工程、食品工业、造纸行业。在国内，螺杆泵的使用时间短，对其研究起步相对较晚，因此在生产中还有许多管理上和技术上的问题需要解决。随着螺杆泵应用领域的不断拓宽，对螺杆泵技术要求也越来越高，为适应螺杆泵在其应用领域快速发展的要求，有关螺杆泵的研究方向和内容呈现出比较活跃的趋势。工业的发展对单螺杆泵提出了更高的要求，某些特定的行业用单螺杆泵的工作条件十分恶劣，如何提高单螺杆泵易损件的工作寿命，更好的满足需要，是单螺杆泵设计和校核的关键。针对螺杆泵理论和结构上存在的问题，在传统的设计理论体系基础上，利用现有的设计手段和工具，设计出一种较为合理的单螺杆泵，缓减或解决螺杆泵在现场实际使用中所存在的具体问题，提高螺杆泵的寿命和效率，降低成本。1.2 国内外研究综述1.2.1 国外螺杆泵的应用现状单螺杆泵是1932年由法国工程师Moineau发明，并由德国PCM泵公司制成产品。近年国内外采油（气）设备的发展趋势是向大排量、大功率、耐高温、耐高压的方向发展；向自动化、智能化和遥控监测方向发展；向具有保护=报警、优化记录及显示功能方向发展；向采油工艺多适应性方向发展，既能适应含水、含气、含砂、含石蜡、稠油和低渗透油藏的采油需要，又能满足定向井、水平井和深井采油工艺的需要。并且国外一些制造厂家已经先后推出了大型单螺杆泵产品。加拿大约40%的重油井使用螺杆泵采油，其中一石油公司采用PCM/IFP联合公司生产的Rodemip地面驱动螺杆泵采油系统，井下部分连续运转了两年，地面部分5年，投资与维护保养费用均较低。发展大流量和高压力的单螺杆潜油泵是国外螺杆泵的主要发展趋势。发展这种产品主要是为了满足一些大流量且含油水混合物的小口径深油井的需要。单螺杆泵广泛应用于各种工业领域已经有约60年的历史，但欧洲直到1985年前后才开始利用这种泵进行深井采油。由于单螺杆泵在石油工业中的输液范围很广，从低粘度到高粘度以及气-液两相流体，因此发展大流量高压力的单螺杆泵的市场前景广阔。发展高压螺杆泵的另一个目的是为了高粘度原油的开采。目前，单螺杆泵的最大压力已经达到200bar，英国AG泵公司和法国PCM泵公司均生产这种高压单螺杆泵（流量范围20500/h，级数120级）。由于这种高压单螺杆泵具有结构紧凑、效率高、耐磨性强等优点，因此国外越来越多地使用这种螺杆泵来开采含有大量固体颗粒、高粘度的原油。四川大学锦城学院本科毕业设计 毕业论文（设计）题 目 单螺杆泵的设计 院 系 机械工程学院 专 业 机械设计制造及其自动化 年级 2009级 学生姓名 学 号 指导教师 - II - 摘要机械设计制造及其自动化专业学生： 指导教师：田大庆【摘 要】随着工业技术的不断发展，各种液体的输送显得尤为重要，而作为液体传动工具的单螺杆泵亦显得举足轻重。工业的发展对单螺杆泵提出了更高的要求，某些特定的行业用单螺杆泵的工作条件十分恶劣，研制和开发使用性能良好的单螺杆泵将带来广阔的社会效益和经济效益。为更好的满足特定工作条件的需要，本论文详细阐述了单螺杆泵的工作原理和结构特点，并在传统的设计理论体系基础上，利用现有的设计手段和工具，根据给定的流量、压力来设计和选取合适的单螺杆泵结构参数，完成对单螺杆泵结构设计计算、主要性能计算和影响因素分析，在此基础上利用三维建模手段，建立有效的单螺杆泵三维模型，对所设计的单螺杆泵进行简单运动仿真，为其性能进一步改进提供了一定参考。【关键词】 单螺杆泵; 结构设计; 性能; 影响因素Abstract【Abstract】 With the continuous development of industrial technology, a variety of liquid transportation is particularly important, and the single-screw pump, a tool of fluid transmission, becomes also critical. Higher requirements are made to meet the demand of the industrial development on the single-screw pump, and some certain industries with a single-screw pump are under terrible conditions. It shows that researching and developing the single-screw pump of good performance will bring a broad social and economic benefits. To meet the better needs of specific working conditions, this paper explains clearly the working principle and structural features of single-screw pump, and designs and selects the appropriate single-screw pump parameters by a given flow and pressure on the basis of the traditional theoretical system and using of existing design methods and tools. So that the structural design calculations, key performance computing and influencing factors analysis are completed. After that, we establish an effective single-screw pump three-dimensional model by using of three-dimensional modeling for the simple kinematics simulation on the single-screw pump designed, the results show that it can provide a reference for single-screw pump performance improvement.【Key words】single-screw pump; structural design; performance; influence factor目 录摘要IAbstractII1. 绪论11.1 研究背景及研究意义11.2 国内外研究综述11.2.1 国外螺杆泵的应用现状11.2.2 国内螺杆泵的应用现状21.3本题的研究内容和方法22. 单螺杆泵的概况42.1 引言42.2 基本结构和工作原理52.3 性能参数92.4 应用特点112.5 单螺杆泵的特性122.6 单螺杆泵的选用123. 单螺杆泵结构设计与性能计算153.1单螺杆泵结构设计153.1.1 螺杆和衬套尺寸的确定153.1.2 螺杆和衬套的型线设计163.2 单螺杆泵材料的选用203.3 单螺杆泵的加工制造223.3.1 螺杆的加工223.3.2 单螺杆泵橡胶定子的加工223.4 单螺杆泵的性能计算244. 单螺杆泵应用实例设计265. 单螺杆泵的性能分析296. 结论与展望306.1 结论306.2 展望30参考文献32致谢331. 绪论1.1 研究背景及研究意义在我国的国民生产和生活中，泵作为一种输送液体的心脏倍受各行各业所重视。单螺杆泵输送流量、压力稳定，无脉动。 单螺杆泵输送变转速即可改变输出流量，可用作计量投加。 吸入能力强，工作噪声小，无泄漏，无温升。单螺杆泵输送适应范围广，可输送一切流动介质甚至非流动物料。单螺杆泵能输送高固体含量的介质；流量均匀压力稳定，低转速时更为明显；流量与泵的转速成正比，因而具有良好的变量调节性；一泵多用可以输送不同粘度的介质；泵的安装位置可以任意倾斜；适合输送敏感性物品和易受离心力等破坏的物品；体积小，重量轻、噪声低，结构简单，维修方便。 正是由于上述特点，使得单螺杆泵应用广泛，领域涉及石油工业、化工及制药、环境工程、矿产工程、食品工业、造纸行业。在国内，螺杆泵的使用时间短，对其研究起步相对较晚，因此在生产中还有许多管理上和技术上的问题需要解决。随着螺杆泵应用领域的不断拓宽，对螺杆泵技术要求也越来越高，为适应螺杆泵在其应用领域快速发展的要求，有关螺杆泵的研究方向和内容呈现出比较活跃的趋势。工业的发展对单螺杆泵提出了更高的要求，某些特定的行业用单螺杆泵的工作条件十分恶劣，如何提高单螺杆泵易损件的工作寿命，更好的满足需要，是单螺杆泵设计和校核的关键。针对螺杆泵理论和结构上存在的问题，在传统的设计理论体系基础上，利用现有的设计手段和工具，设计出一种较为合理的单螺杆泵，缓减或解决螺杆泵在现场实际使用中所存在的具体问题，提高螺杆泵的寿命和效率，降低成本。1.2 国内外研究综述1.2.1 国外螺杆泵的应用现状单螺杆泵是1932年由法国工程师Moineau发明，并由德国PCM泵公司制成产品。近年国内外采油（气）设备的发展趋势是向大排量、大功率、耐高温、耐高压的方向发展；向自动化、智能化和遥控监测方向发展；向具有保护=报警、优化记录及显示功能方向发展；向采油工艺多适应性方向发展，既能适应含水、含气、含砂、含石蜡、稠油和低渗透油藏的采油需要，又能满足定向井、水平井和深井采油工艺的需要。并且国外一些制造厂家已经先后推出了大型单螺杆泵产品。加拿大约40%的重油井使用螺杆泵采油，其中一石油公司采用PCM/IFP联合公司生产的Rodemip地面驱动螺杆泵采油系统，井下部分连续运转了两年，地面部分5年，投资与维护保养费用均较低。发展大流量和高压力的单螺杆潜油泵是国外螺杆泵的主要发展趋势。发展这种产品主要是为了满足一些大流量且含油水混合物的小口径深油井的需要。单螺杆泵广泛应用于各种工业领域已经有约60年的历史，但欧洲直到1985年前后才开始利用这种泵进行深井采油。由于单螺杆泵在石油工业中的输液范围很广，从低粘度到高粘度以及气-液两相流体，因此发展大流量高压力的单螺杆泵的市场前景广阔。发展高压螺杆泵的另一个目的是为了高粘度原油的开采。目前，单螺杆泵的最大压力已经达到200bar，英国AG泵公司和法国PCM泵公司均生产这种高压单螺杆泵（流量范围20500/h，级数120级）。由于这种高压单螺杆泵具有结构紧凑、效率高、耐磨性强等优点，因此国外越来越多地使用这种螺杆泵来开采含有大量固体颗粒、高粘度的原油。1.2.2 国内螺杆泵的应用现状我国螺杆泵的发展起步较晚,原天津市工业泵厂于20世纪60年代初期研制成功船用高压小流量三螺杆泵,此后逐步发展成为单、双、三螺杆泵的专业生产厂。60年代中期,原沈阳水泵厂开始生产双螺杆泵和三螺杆泵,70年代研制成功五螺杆泵。1984年6月，天津工业泵总厂与世界著名的德国阿尔维勒公司签定三螺杆泵制造技术转让合同；1992年2月，与德国鲍曼公司签定合同,引进单、双螺杆泵制造技术。为了提高螺杆泵转子加工精度,天津工业泵总厂先后从英国霍尔罗伊德公司购进高精度螺杆泵转子加工专用铣床,购进该公司螺杆泵转子专用2AC铣床、刀具及检查设备。购进奥地利CNC-131型加长螺杆加工专用铣床。第二次购进英国霍尔罗伊德公司加长螺杆加工专用铣床、大直径螺杆加工高精度专用铣床,以及铣刀制造技术及电子检查仪器。1989年,湖北石首水泵厂引进原捷克斯洛伐克西格玛公司单螺杆泵制造技术及空心管压制单螺杆泵转子设备。目前，我国对螺杆泵地面装置进行了改进，使螺杆泵的转速、排量可在一定范围内调整，以适应不同井况的需要。但是时至今日，国内产品基本上局限于小型单螺杆泵，缺乏大型单螺杆泵产品，且在泵的结构和制造技术等方面有待于改进和提高，并普遍存在泵性能和可靠性不高的问题，1.3本题的研究内容和方法本文首先概述了课题的背景选题的意义以及国内外研究现状和今后的发展趋势和研究重点，并简要介绍了本文研究思路；第2章概述了单螺杆泵的应用概况、结构原理和工作特点等相关理论；第3章概述了单螺杆泵结构设计计算、主要性能计算和影响因素分析；第4章，根据给定的流量、压力来设计和选取合适的单螺杆泵结构参数，完成对单螺杆泵结构设计计算、主要性能计算；第5章，完成对其影响因素的分析；第6章，对全文做出了总结。本课题主要采用文献调研法，理论设计分析法、计算法等研究方法。采用文献调研法，通过查阅图书馆、图书馆网数字资源中的学术杂志、学术期刊等，收集国内外的相关信息资料，并对资料进行整理，通过理论设计分析法、计算法，对这些数据资料进行理论归纳分析及计算，完成对单螺杆泵结构设计计算、主要性能计算和影响因素分析，并系统地做出报告。302. 单螺杆泵的概况2.1 引言单螺杆泵于1932年由法国工程师莫诺（MoiNeau）发明，并由法国PCM泵业分公司首先生产，故也被称为莫诺泵（MONO）。莫诺泵还被称为偏心螺杆泵、转子偏心泵、曲杆泵、浓浆泵和蛇泵等，在我国按标准规定以正式定名为单螺杆泵。它既适合输送低粘度如水等介质，还尤其适合输送含有输送含有固体颗粒或短纤维的悬浮液，以及粘度非常高的介质。它广泛地用于石油、化工、建筑、环保、船舶、纺织、冶金、采矿、印刷与造纸业、食品、酿造、医药和日用化工等领域，发展前景远大。目前莫诺泵输送固体颗粒的最大尺寸为不超过转子的偏心距，含量已可达到介质的60%左右，粉状颗粒可达到70%和最长纤维长度不超过0.4倍转子螺距。它成功地输送了其他泵难以完成的诸如水泥浆、陶土糊、水煤浆、水泥涂料和膨润土等含固体颗粒比例很高、粘度又大的介质。水煤浆技术作为洁净煤工程和煤浆加工的一种新途径，它的制备和输送越来越受到重视，但是由于水煤浆不仅流动性差，而且成分为65%的煤粉、30%为水和5%为添加剂，煤粉中还含有大量硬颗粒矿物。很多使用场合要求排出压力达1.8-2.4mpa，甚至更高些。尽管由于严重的磨蚀等因素影响到主要零件定子和转子的寿命，通常定子寿命仅200h，转子也仅800h左右，但运行可靠；且我国至今尚无可替代的设备，因此在水煤浆厂和发电厂螺杆泵选型时单螺杆泵仍得到广泛应用。莫诺泵另一突出的特点是特别适宜输送不能受剪切、挤压或搅动的敏感性液体，即受到剪切等会呈现触变性质的非牛顿液体。在输送胶状液体如某些化妆品等时，必须注意泵的转速与输送介质特性的匹配。因为大部分的胶状液体在静止时成粘糊状态，甚至会是固态，但在搅动后就会变得较易流动的半流动状态，这种现象即为胶状液体具有触变现象，故必须选择适当的转速，注意不使触变破坏介质的结构。莫诺泵已被采油系统广为应用。它在原油开采中使用由地面电动机或柴油机或液压三种驱动装置，通过抽油杆的旋转运动把动力传送到井下，驱动单螺杆采油，以及电动机安装在井内的单螺杆泵下面的电动潜油螺杆泵采油。这两种新型的采油机械与传统的梁式抽油泵（即利用抽油杆上下往复运动抽油）相比。不仅结构简单、体积小、质量轻、造价低，不需要混凝土基础，安装方便，而且采油效率高，一般可增加采油量1.8-7.3倍；一般节约电耗达26%-50%。法国PCP/IEP联合公司的RODEMIP地面驱动功率较小的单螺杆泵采油系统，节电甚至达60%-75%；效率更是高得多；使用梁式抽油有杆泵系统的平均效率仅为11.6%，用单螺杆泵开采稠油的系统平均效率为39.1%。这种新型的采油机械普遍用于抽吸高粘度、高含蜡油、高含砂稠油和高汽油比的原油等，现在又扩大用于含水率80%以上的高含水深井采油，在原油开采中显示出强大的生命力。一般在井下连续工作一年左右，加拿大corod公司生产的螺杆泵采油系统泵的效率最高达78%，正常使用条件下免修期为1-1.5年，实际使用寿命最高可达3年以上，而且维护保养较为方便。图1 单螺杆泵结构示意图2.2 基本结构和工作原理 单螺杆泵图1、2)是一种内啮合的密闭式螺杆泵。它主要由螺杆、衬套、万向联轴器、传动轴和泵轴等零部件组成，靠螺杆与衬套之间的内啮合相对运动，使啮合密封腔沿轴向运动，从而完成输液过程。图2 单螺杆泵1压出管 2衬套 3螺杆 4万向联轴器 5吸入管 6传动轴 7轴封 8托架 9轴承 10泵轴单螺杆泵属于转子式容积泵，它是依靠螺杆与衬套相互啮合在吸入腔和排出腔产生容积变化来输送液体的。它是一种内啮合的密闭式螺杆泵，主要工作部件由具有双头螺旋空腔的衬套（定子）和在定子腔内与其啮合的单头螺旋螺杆（转子）组成。当输入轴通过万向节驱动转子绕定子中心作行星回转时，定子 转子副就连续地啮合形成密封腔，这些密封腔容积不变地作匀速轴向运动，把输送介质从吸入端经定子 转子副输送至压出端，吸入密闭腔内的介质流过定子而不被搅动和破坏。 螺杆具有单头螺纹，其任意截面皆为半径为R的圆，截面的中心位于螺旋线上且与螺杆的轴心线偏离一个偏心距e，绕轴旋转且沿轴向移动而形成的衬套内表面具有双螺纹，其任意截面为一长圆，两端是半径为R（等于螺杆截面半径）的半圆，中间是长为4e的直线段。衬套的任意截面都是相同的长圆，只是彼此互相错开一个角度。 螺杆装入衬套后，螺杆表面与衬套内螺纹表面之间形成一个个封闭的腔室，同时任意截面也被分成上下两个月牙形工作室。当螺杆旋转时，靠近吸入室的第一个工作室的容积逐渐增大，形成负压，在压差的作用下液体被吸入工作室。随着螺杆的继续转动，工作腔容积不断增至最大后，这个工作室封闭，并将液体沿轴向推向压出室。与此同时上下两个工作室交替循环地吸入和排出液体，因此液体被连续不断地从吸入室沿轴向推向压出室。常见单螺杆泵螺杆的形状如图3所示。它的外表面是由半径为R的圆，其圆心O以偏心距e. 螺距t绕螺杆中心线O2做螺旋运动形成的单头外螺纹表面。图3 单螺杆泵螺杆的形状图4 衬套的形状衬套内表面是双头内螺纹表面。其横截面呈长圆形(见图4)，两端为半径也等于R的半圆，两半圆圆心间的距离为4e,螺距也为t，因是双头螺纹，其导程T=2t.具有如上形状的螺杆与衬套相互啮合的情况，如图5所示。 图5-a 、b给出的是在时刻二者的啮合状况，图5c则为时刻的状况。由图5可见，在一个导程T内取的9个与衬套轴线垂直的断面上，皆有螺杆与衬套表面接触的点或线。时刻，在1断面上，二者沿圆弧线接触;在2断面上，则仅在两点接触，若将所有相邻断面的接触点依次连接起来，则得一条闭合的空间啮合曲线。此啮合曲线将衬套与螺杆间的空间隔离成和等空腔（是螺杆点处衬套壁面之间的闭合空腔;若时刻螺杆刚好在5断面处紧靠衬套壁面上的点，则用表示5断面左边的螺杆与、处衬套壁面间的非闭合空腔，用表示5断面右边的螺杆与、处衬套壁面间的非闭合空腔)。各空腔间互不相通，它们被所述啮合曲线分隔开或封闭起来。图5 单螺杆泵工作原理示意图螺杆在衬套中转动，经时刻后，各断面中螺杆与衬套间的相互位置变成图5c所示的状况。由图5可见，此时在2断面中，螺杆已移至该断面端的极限腔的啮合线左端位置，即包围腔的啮合线左端位置，已由时刻的移至时刻的。若被输送液体从啮合副左端进人衬套，且假设衬套的轴向长度刚好等于导程T,则经时间后，腔的轴向长度比时刻的T减小了（ 为1, 2断面间的轴向距离）或者说，时刻的腔的轴向位置向右移动了，且其右端已与泵的压出室相通。随着时间的增大，腔向右移动得更多，即衬套内的腔容积更小，从而使与之相通的整个压出空间的容积逐渐减小，压力升高，产生了排液作用。在时刻，1断面内的螺杆位于紧靠点的极限位置，形成了腔的断面面积最大。此时，位于距此断面一个螺距t的5断面上的圆弧线,既是腔的右端密封线，又是腔的左端密封线。经时间间隔后，该密封线己从5断面右移，使与泵吸人室相通的腔容积增大，腔中压力下降，从而吸人液体。与此同时，与泵压出室相通的腔容积减小，和腔一道排液。螺杆连续转动，螺杆与衬套间的啮合密封线就不断生成，且不断由吸人端向压出端移动，泵的吸、排液过程就连续不断地进行了。由上述工作过程可知，螺杆与衬套的啮合长度不能小于一个导程。泵扬程越高，导程数目越多，螺杆与衬套的长度也越长。为消除零件加工误差对啮合线密封效果的不良影响，保证螺杆与衬套的啮合线能承受压出室与吸人室之间的压差，单螺杆泵的衬套一般用耐磨橡胶等弹性材料制成，以使螺杆与衬套间的配合有微量过盈。图6 螺杆在衬套中的运动单螺杆泵螺杆在衬套中的运动比较复杂。在泵的任意一个横断面上(图6)，螺杆绕其轴心线转动时，其断面圆的中心必定要在经过衬套断面中心O的直线人上运动。这种运动现象，只能在绕:转动的同时必须还要有绕的转动才能产生。因为轴是泵轴轴线通过的固定轴线，则连接泵轴和螺杆的传动轴必定要通过万向联轴器，才能将动力传递给螺杆。 由图6可见，当螺杆断面圆之圆心从其极端位置向D方向运动至某一位置时，螺杆轴心线从变到。在这个过程中，始终有，则衬套中心与螺杆轴心间的连线，必定要从向与螺杆转动角速度。相反的方向，以角速度偏转至，即要偏离AD直线，围绕点转动。由螺杆与衬套在极端点A接触时，螺杆断面中心点无切向运动线速度，即 （2-1）所以有 （2-2）这表明，螺杆轴线绕衬套轴线旋转的角速度，等于螺杆绕自身轴线旋转角速度值的一半。 2.3 性能参数1、流量螺杆泵流量与泵转速、泄流量和介质粘度有关，式中为理论流量，为泄流量;，式中n为转速，q为流量/转。压差P越大，泄流量也越大。与液体的粘度成比例，对于螺杆泵，液体的粘度越大，泵的泄流量越小。单螺杆泵的流量等于衬套与螺杆横截面积之差(即泵的过流面积)与液体的轴向运动速度及泵容积效率的乘积: （2-1）式中，为螺杆泵有效体积流量，m3/ h; e为偏心距，m; 为螺杆横截面直径，m; 为导程，为螺距的2倍，m; 为泵轴转速，r/ min;为泵容积效率。2、压差螺杆泵的工作压力差由排放载荷决定，排放阻力越大，工作压差越大。3、扬程螺杆与衬套啮合后，在长度等于导程T的每一段啮合副上形成的啮合线承受压差，即为单级压力p或单级扬程H。常用橡胶衬套泵的p为0. 4一0. 6MPa。潜水式螺杆泵的衬套一般选用天然橡胶(NR)或丁睛橡胶(NBR)，选定额定扬程为H = 50m。单螺杆泵的理论流量一理论扬程(qvT-HT)曲线是一条直线，流量不随扬程变化而变化，即qvT为常数。但实际上随着压力的增大，通过螺杆一衬套副的漏损是增大的，所以单螺杆泵的实际流量是随着泵扬程的增大而减小的，其qv-H曲线呈与离心泵、旋涡泵等的qv-H曲线类似的下降型抛物线;其流量一轴功率(qv-P)曲线呈与离心泵相反，与旋涡泵相同的下降型抛物线，其中qv=0时达到Pmax值，故螺杆泵一般要求出口开阀启动。螺杆泵的漏损可看成是与流量反方向的圆环流动，由流体力学伯努力方程和达西公式等，可推出一个导程内总流动损失和，其中，为液体的密度，为总阻力系数，为泄漏速度，则可推得泵扬程，其中，为综合系数。由此可以推断单螺杆泵满足或近似满足扬程相似定律，比转速这个综合特征系数的概念亦适用于单螺杆泵。本文给出的潜水螺杆泵性能曲线均由国家专业检测机构测试，并且是采用比例定律换算至额定转速下的最后数据。4、转速与比转速单螺杆泵的转速选择范围较大，笔者统计到的产品转速范围n=200一3000r/min.离心泵比转速范围30-300;旋涡泵7一30;而螺杆泵的比转速下限更小，笔者统计到的单级最小比转速1. 641。一般单螺杆泵比转速范围1.5-30. 5、轴功率螺杆泵轴功率包括液力功率和摩擦功率N，当压力和流量一定时，液力功率是确定的。摩擦功率由运动件的摩擦产生，摩擦功率随工作压力的升高而增加，流体的粘度也增加摩擦功率的消耗。确定了介质粘度、泵的工作压力与流量，就可得出泵所需的轴功率N。6、 泵效率及泵容积效率螺杆泵的效率和泵机械效率、水力效率及容积效率相关，其中与容积效率关系最为密切。GB9064-88规定:在额定转速下，规定压力点的体积流量与零压点的体积流量之比为泵容积效率。衬套与螺杆之间的配合间隙又是影响容积效率的最主要因素。试验研究表明:间隙越小(过盈配合少，泵流量、扬程及效率均提高，反之则相反。有研究表明:此间隙不能过小，应适当选取。如果过盈量太大，造成启动力矩过大，电动机无法启动，也加大了螺杆与衬套之间的磨损。如果衬套选用一般橡胶材料，温差造成材料的热胀冷缩也会影响到此间隙。2.4 应用特点 单螺杆泵具有结构紧凑、径向尺寸小、压力和排盆无脉动、噪声低、自吸性能强、输送介质时搅动小等优点，可用于输送含有固体颗粒的液体、酸碱盐液体、各种不同粘度液体、纸浆、软青、污油、泥浆、水泥砂浆等，广泛应用于环保、生物工程、污物处理、采矿、石油化工、食品、制糖、制药、造纸、染料、建筑等工业。螺杆泵的特点由于单螺杆泵它在输送介质的进程中具有不受搅动、脉动小等特点，单螺杆泵广泛用于输送牛奶、啤酒以及一些乳化液等。也正是由于这些单螺杆泵的特点，螺杆泵还广泛用于废水处理系统的油水分离装置，使废水中的油不易乳化，更容易、更干净地被分离出来，优于目前选用较多的柱塞泵。必须指出应用于食品、医药等领域，不锈钢螺杆泵必须符合有关卫生的严格规定。其定子必须选用无毒、无味的橡胶，与输送介质相接触的零件都应不被腐蚀，泵内部空间的流道应光滑，采用不必拆卸用流动和漂流即能冲洗干净，确保泵内无残留物和细菌的滋生。然而，即使是采用了无毒、无味的橡胶定子，其磨屑不可避免地仍会混入输送的介质中，这对食品和药品等介质，从环保的要求看是并不合适的。目前有些国家的这些领域已采用双螺杆泵或罗茨泵替代单螺杆泵，尽管它们的价格较高，但对食品和药品更为安全。此外，单螺杆泵的特点可以实现液体、气体和固体多相混输，这是绝大多数的其他泵类无法实现的，故有着巨大的意义。它还可以替代投加各种化学添加剂的柱塞计量泵，计量精度相当可靠，可以达到98%。单螺杆泵和其他类型泵相比，自吸能力强，通常对介质为清水的吸上高度可达6m，对某些介质在某些转速下最高可达8.5m,这也拓宽了它的使用领域,完全可以当作自吸泵使用。单螺杆泵的用途在舰船上的使用较晚，应用较多的是处理舱底油污系统的油水分离装置(流量通常小于10m3/h，排出压力为0.2/mPa左右，转速一般为200r/min左右)、污物污水处理装置和废物焚烧炉系统等中作输送泵，在粪便焚烧系统大都采用微型单螺杆泵(转速降为5060r/min，此时流量lL/min、排出压力为0.2MPa左右，吸上高度约2m)，这些泵由于转速低，寿命就很长。此外，还有用作渣油泵、舱底泵、海水泵、甲板冲洗泵和货油泵等，通常都用于低压小流量工况。单螺杆泵的特点是制造较为容易，适用领域广泛，因此很有竞争能力。其最大的缺点是以橡胶等为材质的定子使用寿命不够长，且由于是偏心转子，绝大部分产品的轴向尺寸较大，振动也相对较大，此外其起动力矩值通常也较高等。这些缺点需要进一步研究加以改进。2.5 单螺杆泵的特性1、自吸特性泵借助大气压力从比其位置低的油箱中自行吸油的能力，称为泵的自吸能力。单螺杆泵的自吸引特性是由于其特殊的过盈螺旋接触密封线而形成的，所以其吸入管路无需依靠单向阀门或其它附加装置。单螺杆泵具有很好的自吸能力，其吸入高度可达6m(介质为清水)。2、输液特性液体经泵进口管进入，流经转子、定子液力部件最后到出口管路，整个过程没有激烈的湍流和搅动及脉动，所以单螺杆泵特别适合于输送敏感性的流体，如乳胶等。单螺杆泵的液体流速比其他泵种流速低，而且泵部件间没有复杂的间隙和公差问题，其转子是在弹性定子腔内滚动，而定子的硬度又可根据输送介质的特性来选定，所有这些因素结合起来，使得单螺杆泵非常适合输送含有固体颗粒的悬浮液、含有短纤维的悬浮液及软性和硬性的固体液(稠度很高的淤泥、泥浆等)。2.6 单螺杆泵的选用1、根据介质粘度选择泵的转速为了确保能在高粘度下有效地泵送液体，必须选择合适的转速，否则泵在工作时易出现脉动、发热、气穴及振动等现象，引起泵的损坏。螺杆泵的允许圆周速度或转速受到机械和流体力学两方面条件的限制。机械方面，螺杆型面之间的最大允许滑动速度为12m/s，最大允许转速由该值经换算后得到。从流体力学的观点看，螺杆泵的允许转速要受到其气蚀余量的限制，即要受到介质的粘度和轴向流速的影响。这个允许速度值总是低于最大允许机械速度值，只有当泵的进口条件为正压力时，才可能采用最大允许机械速度值。所产生的摩擦力是介质粘度和螺杆转速的函数，其关系式如下: （2-3）式中:克服摩擦力所做的功; 介质的粘度; N-螺杆的转速。下标1和下标2分别代表已知值和新值或计算值。从（2-3）式可以看出，螺杆泵克服摩擦力所作的功与输送介质粘度比的平方根及螺杆转速比的1.5-2.0次方成正比。不同的介质粘度对应的泵转速推荐值如表1所示。表1 不同的介质粘度对应的泵的特性介质粘度mpas11000100010000100001000001000001000000转速r/min400700以下200400以下200以下100以下2、根据介质磨耗性选择转速和压力利用单螺杆泵输送含固体颗粒的水泥浆、地下工程施工浆、汰白粉糊及涂料等介质时，遇到的比较严重的问题是泵的磨损问题。泵的磨损与介质的流速、浓度、颗粒粒度、流态及泵的结构和定子及转子的材料等因素有关。因此，选择合适的转速和压力对降低泵的磨损，提高泵的使用寿命是非常有益的。实际应用中，通常根据介质的磨耗性选择泵的转速和压力。在建筑机械中，当输送的介质磨耗性较大时(如石灰浆、载土、陶土等)，应选用较低的转速和较小的压力。泵的转速和最高压力推荐值见表2。表2 不同磨耗介质泵转速及压力推荐表磨耗性轻微一般严重转速 r/min40060020040050200最高压力MPa2.41.60.83、单螺杆泵材料的选用单螺杆泵的主要工作部件是螺杆转子和与其相配合的橡胶衬套，部件的材质是根据输送介质的特性确定的。单螺杆泵的转子通常采用碳钢(镀硬铬)、渗氮钢、1Cr18Ni9Ti(镀硬铬)及钦金属等材料。为了提高螺杆转子的耐磨性，应对螺杆表面进行镀硬铬处理，镀层一般为0. 06 0. 08mm。衬套的内衬绝大多数采用各种牌号的橡胶制造，特殊情况下也可采用塑料、聚四氟乙烯或金属制造。衬套所用的橡胶牌号应根据输送介质的化学性能、所含杂质的多少及泵的压力和转速等因素进行选择。建筑机械由于介质中含有颗粒和杂质，一般选择弹性大、硬度低的橡胶。泵的过流部件如吸入管、压出管和间隔套等零件的材料一般为铸铁、球墨铸铁或奥氏体不锈钢等材料制造。3. 单螺杆泵结构设计与性能计算螺杆和衬套是螺杆泵的主要工作元件，是影响螺杆泵性能、效率和使用寿命的关键元件，同时也是设计难度最大的元件。螺杆泵设计，主要是根据给定的流量、压力和所输送介质性质(如重度、粘度和温度及气体和固体含量)参考现有的螺杆泵来计算和选择螺杆和衬套的主要尺寸，如螺杆横断面的直径d、偏心距e、螺距t以及螺杆和衬套的长度L等。螺杆泵设计中最重要的也是难度最大的设计，就是螺杆横截面的设计。3.1单螺杆泵结构设计3.1.1 螺杆和衬套尺寸的确定（1） 单螺杆基本尺寸单螺杆泵的设计是根据给定的流量和压力来计算和选取螺杆与衬套的尺寸。在确定螺杆直径时可以根据泵的流量来确定，即:（31）式中 t一螺杆的辗距，m e一偏心距，m Q一流量， 一容积效率，%。对于螺杆一衬套副具有过盈时可以取 = 80一85%； 对于螺杆一衬套副具有间隙时，取=70% 现有单螺杆泵的T/ d及T/e比值(T为衬套螺距，T=2t; e为偏心距)一般处于下列范围内: (3.1一2) (3.1一3)但前苏联BHTM(全苏水力机械研究院)认为时泵的吸人条件最好。初步设计时，参考已有泵的参数，选取T/d和T/e值，然后根据公式(3- 3)推导出下列公式，从而求出螺杆与衬套的基本参数(螺杆直径d，衬套螺距T,偏心距e). 螺杆直径d: (3. 1一1)式中 d一螺杆直径，m Q一泵流量，时 n一泵转速， 一容积效率，%衬套螺距T： (3.12)偏心距e： (3.13)根据已知的e、t及T和给定的泵的压力P，参考已有相近的泵的参数，确定螺杆和衬套的螺纹扣数L/t和L/T，从而确定螺杆和衬套的长度L。(2)衬套长度L 将螺杆与衬套啮合后，在长度等于导程的每一段啮合副上形成的啮合线承受的压差皆视为(称为单级压力，常用橡胶衬套泵的为0.4-0.6MPa)，则全压力为的泵所需的啮合副总长度，即衬套长度的最小值应为 （3.14）衬套实际长度L应稍大于螺杆长度又要大于衬套长度L。对高压泵，所需衬套的导程总数(又称为泵的级数)为 （3.15）3.1.2 螺杆和衬套的型线设计（1）螺杆型线螺杆外表面型线(见图7)是正弦曲线abcd绕中心线转动，同时沿中心线移动而形成的.其任意截面都是半径为R的圆，螺杆截面中心线对中心线有一个偏心距e。当螺杆转动时，母曲线轴向移动的距离等于螺杆螺距t。根据图7a, b可求出螺杆表面的参数方程。图7 螺杆的型线 图8（a） 螺杆横截面 图8（b） 螺杆横截面图8（a）中，螺杆截面中心q对螺杆轮廓中心的位移量等于1个偏心距e.，所形成的轨迹(沿以为圆心以e为半径的圆上转动，且沿Z轴移动)，在确y定坐标系中，用下列参数方程表示:(当时，.点正好转动)角变化范围从0-( n为正整数).螺杆型线点M(x,y)坐标，在定坐标系和动坐标系中，以角和角做为函数构成螺杆表面参数方程如下:为求螺杆的轴向截面曲线型线即abcd曲线，可用平面将螺杆从中心线截开，即可得出轴截面型线。根据图7(b)中，和角的变化即可算出在y轴上A点的各个值。当.转一周( )时，螺杆截面中心也转一周则z正好为一个螺距，见图9 图9 螺杆轴截面型线（3）衬套及其轴向截面型线衬套是具有双头内螺旋表面的空心圆柱体，衬套内的螺旋线的节距T等于螺杆节距的2倍，即T = 2t，见图10. 图10 衬 套衬套横截面是半径为R的2个半圆形，圆心距为4e，衬套空心截面面积等于2个半圆面积和矩形面积之和。 衬套横截面周边上的各点描绘成螺旋线，当转动角时则该截面轴向移动1个节距T，即为便于制造，必须给出衬套轴向截面型线方程。图11 衬套横截面由于衬套是由二段直线和二段半圆组成的双头螺旋面，不可能用单值连续函数表示出来，所以下面将分别叙述之: （1）图10中衬套工作表面在KL圆弧段上，向量半径OA值为:在中，根据公式 则 则角变化范围是( 2)在LM直线段上在直线段上小角变化为: 图12 衬套轴截面型线当时，则的大小数值一定以对称中心前后重复。下半部圆弧段MD上的OA各点也一定和上半部半圆弧各点重复，半圆弧上OA各点构成的曲线和直线段LM上各点构成的曲线连线则成为衬套的轴向截面(z轴)型线(见图12)。因向量半径OA和OA就是转到Y轴上各点的值，所以OA和就是y坐标上的值。衬套轴向截面方程如下: 圆弧段从- 直线段 从- 取值按上边二段线段相应取3.2 单螺杆泵材料的选用单螺杆泵的主要工作部件是螺杆转子和与其相配合的橡胶衬套，部件的材质是根据输送介质的特性确定的。单螺杆泵的转子通常采用炭钢(镀硬铬)、渗氮钢、1Cr18Ni9Ti(镀硬铬)及钦金属等材料。为了提高螺杆转子的耐磨性，应对螺杆表面进行镀硬铬处理，镀层一般为0.06-0.08mm。衬套的内衬绝大多数采用各种牌号的橡胶制造，特殊情况下也可采用塑料、聚四氟乙烯或金属制造。衬套所用的橡胶牌号应根据输送介质的化学性能、所含杂质的多少及泵的压力和转速等因素进行选择。建筑机械由于介质中含有颗粒和杂质，一般选择弹性大、硬度低的橡胶。定子材料有天然橡胶、丁纳胶、丁晴胶、氯丁胶、丁基胶、三元乙丙胶、氟化胶、聚乙烯、聚酸醋和聚氨醋胶等。衬套为橡胶制品，也是单螺杆泵的一个易损件，它的选择好坏，直接影响衬套的寿命，一般正常情况下衬套的寿命为3-6个月，如果选用不当，衬套可能从钢管中脱落或橡胶掉块。所以要求我们对橡胶的基本特性及橡胶对各种不同介质的适应性有所了解，根据我们的经验列出表3、表4。表3：橡胶基本特性橡胶特性丁晴橡胶NBR氯丁橡胶CR氟橡胶PPM乙丙橡胶EPDM耐最高温度 +120C+110C+200C+150C耐磨性 优 很好 优 很好 耐老化性 很好 很好 优 优 耐臭氧 不行 优 优 优 耐蒸汽 很好 不行 优 优 耐燃性 很好 优 优 优 表4：单螺杆泵的衬套常用橡胶橡胶的适应性乙丙橡胶EPDM氟橡胶PPM氯丁橡胶CR丁晴橡胶NBR水（污水） 很好 很好 很好 很好 植物油 一般 很好 一般 很好 矿物油 不行 很好 一般 很好 氨水 一般 不行 不行 很好 芳香族溶剂 不行 很好 不行 不行 浓碱 很好 不行 很好 很好 浓硝酸 不行 一般 不行 不行 冰醋酸 不行 很好 不行 很好 稀硫酸 很好 很好 不行 很好 浓硫酸 一般 很好 不行 不行 稀盐酸 很好 很好 很好 很好 浓盐酸 很好 很好 不行 很好 热水 很好 不行 不行 一般 汽油 不行 很好 一般 很好 甲苯 不行 很好 不行 不行 二甲苯 不行 很好 不行 不行 乙醇 很好 很好 很好 一般 煤油 不行 很好 很好 很好 柴油 不行 很好 不行 很好 氯化烃 不行 一般 不行 不行 含酮类物料 很好 不行 不行 不行 含醇类物料 很好 很好 很好 很好 含脂类物料 很好 不行 不行 不行 含醚类物料 很好 不行 不行 不行 泥浆 很好 一般 一般 很好 磷酸 很好 一般 很好 一般 碳酸钠 很好 不行 很好 很好 糖醛 很好 一般 一般 一般 苯100不行 很好 不行 不行 丙酮 很好 不行 不行 不行 亚麻子油 很好 很好 很好 很好 二硫化碳 不行 很好 不行 不行 泵的过流部件如吸入管、压出管和间隔套等零件的材料一般为铸铁、球墨铸铁或奥氏体不锈钢等材料制造。3.3 单螺杆泵的加工制造3.3.1 螺杆的加工螺杆泵螺杆的加工可以采用成型车刀、刨刀、盘状刀具(即成型铣刀)、滚刀、剃齿刀、旋风切削或者砂轮磨削加工，最经常采用的方法是盘状刀具和磨削加工 国内外螺杆泵制造商大部分采用圆盘成型铣刀精加工螺旋型面，对于精度要求高的螺杆，则采用研磨和成型磨削。对于泵套三孔精加工，小直径采用组合拉刀拉削，大直径采用幢削加工。文献9中介绍了旋风切削与盘状刀具的基本原理及盘状刀具齿廓的计算。螺杆泵螺旋面加工方法，归纳起来有以下几种: （1）在车床上用成型刀具加工; （2）利用圆盘铣刀、指形铣刀和摆线成型滚刀铣削; （3）在专门机床上采用旋风切削; （4）用专用刨刀的刨削; （5）利用专用磨床进行研磨和成型磨削。 20世纪80年代中期德国一家螺杆泵生产厂采用一种新的螺杆加工方法，即爆炸成型法。采用管件作为螺杆毛坯，管件内装有炸药棒，管件中一段依靠炸药爆炸时产生的高内压形成所需的螺杆形状。这种方法可以使螺杆重量减轻，降低成本25%，同时减少制造时间，提高了螺杆泵使用寿命和效率。 英国Mon.公司安装一套先进的柔性制造系统(FMS)，能在一次装卡中实现对螺杆泵零件的五面加工，铣、钻、幢、磨和攻丝等同时进行，提高了生产率，使交货期从原来6周缩短为6天。3.3.2 单螺杆泵橡胶定子的加工定子有双头内螺纹，定子的导程为转子螺距的2倍，它是在金属壳体内衬橡胶作弹性材料制成。（1）产品设计定子是中空产品，成型时需要芯模。芯模可依据转子的尺寸定做。芯模在轴向的定位是定子与转子匹配的关键。单螺杆泵实际上是多级泵，它的每个闭腔容积相当于一级泵。在闭腔容积内的液体压力随着液体从吸入腔向压出腔方向推移而逐级提高，每级压差为。转子与定子啮合时，每2个螺距构成一个闭腔容积。因此，单螺杆泵的转子一定子副的最小啮合长度不能小于2倍螺距(即定子螺旋孔的一个导程)，否则吸入腔与压出腔相通而不能工作。（2）配方设计弹性内衬材料承受的负荷有转子对它的挤压和高速度的滑动摩擦，滑动速度高达2.5-3.0m/s，转子绕定子轴线行星回转时产生的离心力对定子内衬的冲击以及由于摩擦和冲击的机械能变成热能，使内衬温度升高。故弹性内衬材料要求具有良好的耐磨、耐冲击、耐热和耐腐蚀等性能。因此主体材料选用NB R。当输送的液体中含有杂物时，弹性内衬材料的硬度宜低些；当输送的液体是纯液体时，弹性内衬材料的硬度宜高些。最后确定的橡胶定子配方为:NBR 100，硫黄1.5，防老剂2.5，粘合剂(Chemlok 608# ) 4. 8，氧化锌5，硬脂酸1，炭黑50，软化剂7，促进剂1. 5，其它0. 15。胶料物理性能()为：邵尔A型硬度 72度，拉伸强度11 Mpa，扯断伸长率280 %；耐油性能为：3”标准油(7024h)体积变化率15%。（3）生产工艺单螺杆泵定子是由金属外壳内衬弹性材料构成。由于橡胶(弹性材料)在金属壳体的里面，采用一般的模压硫化方法很难保证定子的内在质量，必须采用注压的方法才能达到满意的效果。移模注压工艺就是在模具上装一只可拆卸的注料筒，橡胶胶料从注料筒流入模具中，当模具两端边的排气孔中有胶料流出时，说明模具内已充满胶料，这时，可把注料筒移去，进行硫化。移模注压是依靠平板硫化机的压力，由径向把胶料注入模具中去。注压半成品胶片要预热充分，注压时要分段慢慢打压。这样做可使胶料充分流动，而且胶料缓慢流动不会把芯模挤变形。为保持在转子的高速运转下单螺杆泵定子的使用寿命，本研制采用3种方法提高橡胶与金属的粘合力：定子金属壳体有内螺纹，增大橡胶与金属的粘合面；选择喷砂工艺有利于粘合；涂刷Chemlok 608”胶粘剂使粘合更好。（4）模具设计设计的注压工艺模具见图13。左半部为定子模具，右半部为注压模具，二者通过注料筒连接。注料筒两端一端为正螺纹，另一端为反螺纹，装卸十分方便。注压模具整体呈圆柱形，注压腔为圆柱形，上下盖设计成八菱形以利于装卸;下盖通过螺纹与注压腔连在一起;上盖的作用相当于一个活塞，整体设计为T形结构，推进胶料的活塞头设计为偏圆柱形;注压后注压腔与外界空气相通不致于造成太大的负压，有利于卸模。注压腔容积和注压行程设计为:注压腔容积与定子弹性体材料体积之比为1.2 :1;一个注压行程(即注压活塞推进到底部)后，硫化平板恰好与定子模具接触，卸去注料筒和注压模具，可直接进行硫化。图13 注压工艺磨具移模注压工艺流程为:金属壳体放入定子模具半成品胶片放入注压腔预热3 min注压一卸去注料筒和注压模具州流化。（5）特点金属/橡胶定子是单螺杆泵的主要配件。主体橡胶选用NBR；骨架材料内部设计螺纹增大了粘合面;采用移模注压，设计合理的注压行程，操作简便。产品具有耐油性好、使用寿命长，输送液体时扰动小、流量均匀、压力稳、效率高、吸入性能好，宜于输送粘稠的非牛顿液体等特点。3.4 单螺杆泵的性能计算单螺杆泵设计，如上所述，根据给定的工作参数，计算单螺杆泵的螺杆和衬套的一些主要尺寸。设计后的校核计算，就在于计算螺杆泵的流量，功率，确定轴向力并计算泵轴、轴承、泵体和其它一些零件。各部分尺寸确定后，进行螺杆和衬套的三维建模。文献【1】中，给出了螺杆泵螺杆直径d，衬套螺距T和偏心距e的计算公式，以及确定螺杆和衬套的螺纹扣数L/t和L/T及其长度L的计算方法，具体如下：单螺杆泵的理论流量决定于单位时间内通过衬套横截面的液体体积，即决定午工作容积和轴向移动速度。 图14 通流部分截面螺杆横截面积衬套横截面积衬套与螺杆之间工作室的通流部分截面面积此面积为定值，与螺杆和衬套的位置无关。因为轴旋转一周液体轴向位移为2t，所以轴旋转一周泵的单位理论流量为 （32） 式中r螺距，m e一偏心距，m d一螺杆外径，m于是泵的理论流量为 (33)式中-泵转速， 泵的实际流量为 , (34)式中，一泵的容积效率，其值与螺杆一衬套副的间隙、相邻的吸人室和排出室的压差、输送液体的性质(如粘度等)、螺杆与衬套的制造精度和表面光洁度、以及泵的工作条件等有关。单螺杆泵设计中主要是根据给定的流量和压力来计算或参考现有的泵来选取螺杆和衬套的尺寸(螺杆横截面直径d、偏心距e、螺距t、和衬套长度L)。单螺杆泵的校核计算在于计算泵的流量、功率，确定轴向力并计算轴、轴承、泵体和其他零件。4. 单螺杆泵应用实例设计设计一单螺杆泵，用于某城市污水处理厂。要求性能参数为: 流量 压力 转速 效率 汽蚀余量 轴功率11.6 kW 配带功率15kW结构型式：卧式，电机与减速机直联，泵与减速机通过联轴器联接。通过公式3.1-1)、(3.1-2)、(3.1-3)，取=85%a，取T/e=27， T/d=4.7。得出：螺杆直径的d=84.3，取d=85mm 衬套螺距T=396，取T=400 螺杆螺距t=T/2=200mm 偏心距e= 14.6mm，取e= 15mm根据结构设计及参考相近类型泵参数，取衬套长度L = 450 mm ,即螺杆有效长度L=450mm。单螺杆泵的螺杆加工是根据衬套的实际尺寸确定螺杆的直径d和偏心距e。下面根据衬套的实际尺寸确定了三个不同尺寸螺杆。衬套尺寸：衬套两端内径82mm，中间部位 85mm。螺杆尺寸：螺杆一:偏心距e = 15.25mm, 螺杆直径d=85.5mm; 螺杆二:偏心距e=15.5mm，螺杆直径d=83.6mm; 螺杆三:偏心距e=15.5mm，螺杆直径d=83.1mm。单螺杆泵的螺杆加工是根据衬套的实际尺寸确定螺杆的直径D和偏心距。根据衬套的实际尺寸确定了三种不同尺寸螺杆，通过对比试验得到了不同过盈和间隙配合的性能曲线。表6给出了单螺杆泵不同螺杆与衬套配合尺寸下的试验结果。通过分析表5和表6可以认为，为提高泵的性能和可靠性，可适量加大螺杆与衬套的尺寸，即选取螺杆直径D=87mm，偏心距e=16mm，设计方案更趋合理。表5 单螺杆泵设计泵设计额定参数泵计算参数流量30原设计参数本文设计计算参数压力p(MPa)0.5扬程60系数T/d取4.7转速（r/min）300系数T/e取27效率56容积效率取0.85汽蚀余量4.5螺杆截面直径84.