CN106996372B - 螺杆泵的定子与转子尺寸的确定方法、装置和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种螺杆泵的定子与转子尺寸的确定方法、装置和系统，用以提高螺杆泵的效率，延长螺杆泵的使用寿命。其中确定方法包括：在预先设定的最大负载设计值下、获得空载预压缩量设计值不同的螺杆泵的定子和转子之间形成的每个压力容腔的压力值；针对每个螺杆泵：根据螺杆泵每个压力容腔的压力值以及预先设定的定子的压缩模量，修正螺杆泵的空载预压缩量设计值，使得修正后的螺杆泵在最大负载设计值下输送时、螺杆泵中的定子和转子接触部分的预压紧力相等；对修正后的每个螺杆泵在预先设定的第一负载下进行寿命测试和效率测试；比较修正后的多个螺杆泵的寿命和效率，确定与预先设定的最大负载设计值对应的螺杆泵的空载预压缩量修正值。
Description
技术领域
本发明涉及工程机械技术领域，特别涉及一种螺杆泵的定子与转子尺寸的确定方法、装置和系统。
背景技术
目前螺杆泵作为输送机构，被广泛应用于交通、能源、建筑等基础设施建设中，它对提高施工效率、保证工程质量等都起着十分重要的作用。
现有技术中，如图1所示，图1为现有技术中的螺杆泵的结构示意图；螺杆泵包括转子01和定子02；定子02包裹于转子01的外侧，定子02与转子01组成螺杆泵；定子02的内壁和转子01的外壁密封相连、以在定子02内侧和转子01外侧之间形成多个压力容腔03。
根据螺杆泵的工作原理，转子一般采用刚性材料，定子采用弹性材料(如橡胶等)，为使螺杆泵在最大工作压力下长寿命输送物料，定子与转子之间存在有预压紧力，一般通过定子的预压缩量来衡量：若该预压缩量过小，会导致螺杆泵磨损量降低导致提前失效，即螺杆泵的寿命低；若该预压缩量过大，驱动电机的部分扭矩需要克服该预压缩量产生的扭矩而驱动转子输送物料，从而导致驱动电机的实际功率利用率较低，即驱动电机的效率低。故定子与转子之间的预压缩量为螺杆泵设计的关键设计参数，该预压缩量的优化设计是螺杆泵高效、长寿命工作的主要依据，当螺杆泵工作时，螺杆泵中的定子和转子之间形成的各个压力容腔的压力相等时，螺杆泵的寿命以及输送效率组合最佳。
现有技术中通过螺杆泵的实际使用损坏情况，根据经验修正定子与转子之间的与压缩量，修正起来误差较大，不利于螺杆泵寿命的延长以及输送效率的提高。
发明内容
本发明提供了一种螺杆泵的定子与转子尺寸的确定方法、装置和系统，用以提高螺杆泵的效率，延长螺杆泵的使用寿命。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明提供了一种螺杆泵的定子与转子尺寸的确定方法，包括：
在预先设定的最大负载设计值下、获得空载预压缩量设计值不同的螺杆泵的定子和转子之间形成的每个压力容腔的压力值；
针对每个螺杆泵：根据螺杆泵每个压力容腔的压力值以及预先设定的定子的压缩模量，修正螺杆泵的空载预压缩量设计值，使得修正后的螺杆泵在所述最大负载设计值下输送时、所述螺杆泵中的定子和转子接触部分的预压紧力相等；
对修正后的每个螺杆泵在预先设定的第一负载下进行寿命测试和效率测试；
比较修正后的多个螺杆泵的寿命和效率，确定与所述预先设定的最大负载设计值对应的螺杆泵的空载预压缩量修正值，所述空载预压缩量修正值为：多个修正后的螺杆泵中寿命和效率组合最佳的螺杆泵的空载预压缩量设计值，其中：所述第一负载小于所述最大负载设计值。
本发明提供的螺杆泵的定子与转子尺寸的确定方法，通过实验测试以得到与预先设定的最大负载设计值对应的最佳的螺杆泵的空载预压缩量修正值，以优化螺杆泵的空载预压缩量设计值，延长螺杆泵的使用寿命，具体的：检测空载预压缩量设计值不同的螺杆泵的定子和转子之间形成的每个压力容腔的压力值，针对每个螺杆泵：修正螺杆泵的空载预压缩量设计值，使得修正后的螺杆泵在所述最大负载设计值下输送时、所述螺杆泵中的定子和转子接触部分的预压紧力相等；对修正后的每个螺杆泵在预先设定的第一负载下进行寿命测试和效率测试；比较修正后的多个螺杆泵的寿命和效率，确定与所述预先设定的最大负载设计值对应的螺杆泵的空载预压缩量修正值。
可见，本发明提供的螺杆泵的定子与转子尺寸的确定方法，可以提高螺杆泵的效率，延长螺杆泵的使用寿命。
在一些可选的实施方式中，所述针对每个螺杆泵：根据螺杆泵每个压力容腔的压力值以及预先设定的定子的压缩模量，修正螺杆泵的空载预压缩量设计值，具体包括：
针对每个螺杆泵：
根据每个压力容腔的压力值以及预先设定的定子的压缩模量，计算得到所述螺杆泵中的定子和转子接触部分的带载压缩量；
根据所述带载压缩量，修正螺杆泵的空载预压缩量设计值。
在一些可选的实施方式中，所述对修正后的每个螺杆泵在预先设定的第一负载下进行寿命测试和效率测试，具体包括：
针对每个修正后的螺杆泵：
获得修正后的螺杆泵在预先设定的第一负载下的转子的转速值和扭矩值、螺杆泵的出料口的压力值以及出料口的流量值；
根据所述转子的转速值和扭矩值、螺杆泵的出料口的压力值以及出料口的流量值得到所述修正后的螺杆泵在第一负载下的效率。
在一些可选的实施方式中，所述根据所述转子的转速值和扭矩值、螺杆泵的出料口的压力值以及出料口的流量值得到所述修正后的螺杆泵在第一负载下的效率，具体包括：
根据公式P0＝2πMN得到所述螺杆泵的输入功率；
根据公式P1＝PTQ得到所述螺杆泵的输出功率；
根据公式η＝P1/P0×100％得到所述螺杆泵的效率；其中：p0为螺杆泵的输入功率；p1为螺杆泵的输出功率；pT为出料口的压力；M为转速；N为扭矩；Q为出料口的流量；η为螺杆泵的效率。
在一些可选的实施方式中，上述螺杆泵的定子与转子尺寸的确定方法，还包括：
确定每个螺杆泵的压力容腔的压力值与所述最大负载设计值之间的曲线关系图。
在一些可选的实施方式中，上述螺杆泵的定子与转子尺寸的确定方法，还包括：
在不同负载下、对空载预压缩量为所述空载预压缩量修正值的螺杆泵进行寿命和效率测试，得到所述空载预压缩量为所述空载预压缩量修正值的螺杆泵的最佳工作负载，所述最佳工作负载为空载预压缩量为所述空载预压缩量修正值的螺杆泵在寿命和效率组合最佳的情况下所对应的负载值。
本发明还提供了一种螺杆泵的定子与转子尺寸的确定装置，包括：
第一获得模块，用于在预先设定的最大负载设计值下、获得空载预压缩量设计值不同的螺杆泵的定子和转子之间形成的每个压力容腔的压力值；
修正模块，用于针对每个螺杆泵：根据螺杆泵每个压力容腔的压力值以及预先设定的定子的压缩模量，修正螺杆泵的空载预压缩量设计值，使得修正后的螺杆泵在所述最大负载设计值下输送时、所述螺杆泵中的定子和转子接触部分的预压紧力相等；
第一测试模块，用于对修正后的每个螺杆泵在预先设定的第一负载下进行寿命测试和效率测试；
确定模块，用于比较修正后的多个螺杆泵的寿命和效率，确定与所述预先设定的最大负载设计值对应的螺杆泵的空载预压缩量修正值，所述空载预压缩量修正值为：多个修正后的螺杆泵中寿命和效率组合最佳的螺杆泵的空载预压缩量设计值，其中：所述第一负载小于所述最大负载设计值。
在一些可选的实施方式，所述修正模块包括：第一处理模块和第二处理模块；其中：
针对每个螺杆泵：
所述第一处理模块用于根据每个压力容腔的压力值以及预先设定的定子的压缩模量，计算得到所述螺杆泵中的定子和转子接触部分的带载压缩量；
所述第二处理模块用于根据所述带载压缩量，修正螺杆泵的空载预压缩量设计值。
在一些可选的实施方式中，所述第一测试模块包括：第二获得模块和第三处理模块；其中：
针对每个修正后的螺杆泵：
所述第二获得模块，用于获得修正后的螺杆泵在预先设定的第一负载下的转子的转速值和扭矩值、螺杆泵的出料口的压力值以及出料口的流量值；
第三处理模块，用于根据所述转子的转速值和扭矩值、螺杆泵的出料口的压力值以及出料口的流量值得到所述修正后的螺杆泵在第一负载下的效率。
在一些可选的实施方式中，所述第三处理模块具体用于：
根据公式P0＝2πMN得到所述螺杆泵的输入功率；
根据公式P1＝PTQ得到所述螺杆泵的输出功率；
根据公式η＝P1/P0×100％得到所述螺杆泵的效率；其中：p0为螺杆泵的输入功率；p1为螺杆泵的输出功率；pT为出料口的压力；M为转速；N为扭矩；Q为出料口的流量；η为螺杆泵的效率。
在一些可选的实施方式中，上述螺杆泵的定子与转子尺寸的确定装置，还包括：
图像生成模块，用于确定每个螺杆泵的压力容腔的压力值与所述最大负载设计值之间的曲线关系图。
在一些可选的实施方式中，上述螺杆泵的定子与转子尺寸的确定装置，还包括：
第二测试模块，用于在不同负载下、对空载预压缩量为所述空载预压缩量修正值的螺杆泵进行寿命和效率测试，得到所述空载预压缩量为所述空载预压缩量修正值的螺杆泵的最佳工作负载，所述最佳工作负载为空载预压缩量为所述空载预压缩量修正值的螺杆泵在寿命和效率组合最佳的情况下所对应的负载值。
本发明还提供了一种螺杆泵的定子与转子尺寸的确定系统，包括：
设置于所述螺杆泵的输出端的加载阀；
压力传感器，用于在预先设定的最大负载设计值下、检测空载预压缩量设计值不同的螺杆泵的定子和转子之间形成的每个压力容腔的压力值；
控制器，用于接收螺杆泵的定子和转子之间形成的每个压力容腔的压力值；用于针对每个螺杆泵：根据螺杆泵每个压力容腔的压力值以及预先设定的定子的压缩模量，修正螺杆泵的空载预压缩量设计值，使得修正后的螺杆泵在所述最大负载设计值下输送时、所述螺杆泵中的定子和转子接触部分的预压紧力相等；用于对修正后的每个螺杆泵在预先设定的第一负载下进行寿命测试和效率测试；用于比较修正后的每个螺杆泵的寿命和效率，确定与所述预先设定的最大负载设计值对应的螺杆泵的空载预压缩量修正值，所述空载预压缩量修正值为：多个修正后的螺杆泵中寿命和效率组合最佳的螺杆泵的空载预压缩量设计值，其中：所述第一负载小于所述最大负载设计值。
在一些可选的实施方式中，上述螺杆泵的定子与转子尺寸的确定系统，还包括：设置于所述螺杆泵上、与所述定子和转子之间形成的每个压力容腔一一对应的检测口，任意相邻两个检测口之间的间距等于螺杆泵螺距的整数倍。
在一些可选的实施方式中，上述螺杆泵的定子与转子尺寸的确定系统，还包括：
设置于所述螺杆泵的转子上的扭矩传感器；
设置于所述螺杆泵的转子上的转速传感器；
设置于所述螺杆泵的出料口的流量计。
在一些可选的实施方式中，所述压力传感器还用于检测修正后的每个螺杆泵在预先设定的第一负载下的出料口的压力值。
附图说明
图1为现有技术中的螺杆泵的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的螺杆泵的定子与转子尺寸的确定方法流程图；
图3为本发明实施例提供的螺杆泵的定子与转子尺寸的确定装置结构示意图；
图4为本发明实施例提供的螺杆泵的定子与转子尺寸的确定系统结构示意图。
附图标记：
01-转子 02-定子
03-压力容腔 1-第一获得模块
21-修正模块 22-第一测试模块
23-确定模块 3-转子
4-定子 5-压力容腔
6-加载阀 71-压力传感器
72-扭矩传感器 73-转速传感器
74-流量计 8-控制器
9-检测口 10-出料口
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明专利保护的范围。
根据螺杆泵的工作原理，转子一般采用刚性材料，定子采用弹性材料(如橡胶等)，为使螺杆泵在最大工作压力下长寿命输送物料，螺杆泵在设计时，螺杆泵的定子与转子之间需要存在有预压紧力，而预压紧力一般通过螺杆泵的空载预压缩量来衡量；若该空载预压缩量过小，会导致螺杆泵定子和转子接触的部分容易被物料击穿而提前失效，即螺杆泵的寿命降低；若该空载预压缩量过大，驱动电机的部分扭矩需要克服该空载预压缩量产生的扭矩而驱动转子输送物料，从而导致驱动电机的实际功率利用率较低，即驱动电机的效率低。可见，螺杆泵的空载预压缩量为螺杆泵设计的关键参数，该空载预压缩量的优化设计是螺杆泵高效、长寿命工作的主要依据。
而现有技术中通过螺杆泵的实际使用损坏情况，根据经验修正定子与转子之间的间隙，修正起来误差较大，不利于螺杆泵寿命的延长以及输送效率的提高。为了解决现有技术中的问题，本发明实施例提供了一种螺杆泵的定子与转子尺寸的确定方法、装置和系统，通过实验测试以得到与预先设定的最大负载设计值对应的最佳的螺杆泵的空载预压缩量修正值，以优化螺杆泵的空载预压缩量设计值，延长螺杆泵的使用寿命。
如图2所示，图2为本发明实施例提供的螺杆泵的定子与转子尺寸的确定方法流程图；本发明提供了一种螺杆泵的定子与转子尺寸的确定方法，包括：
步骤S201：在预先设定的最大负载设计值下、获得空载预压缩量设计值不同的螺杆泵的定子和转子之间形成的每个压力容腔的压力值；
步骤S202：针对每个螺杆泵：根据螺杆泵每个压力容腔的压力值以及预先设定的定子的压缩模量，修正螺杆泵的空载预压缩量设计值，使得修正后的螺杆泵在最大负载设计值下输送时、螺杆泵中的定子和转子接触部分的预压紧力相等；
步骤S203：对修正后的每个螺杆泵在预先设定的第一负载下进行寿命测试和效率测试；
步骤S204：比较修正后的多个螺杆泵的寿命和效率，确定与预先设定的最大负载设计值对应的螺杆泵的空载预压缩量修正值，空载预压缩量修正值为：多个修正后的螺杆泵中寿命和效率组合最佳的螺杆泵的空载预压缩量设计值，其中：第一负载小于最大负载设计值。
本发明提供的螺杆泵的定子与转子尺寸的确定方法，先提供一组空载预压缩量设计值不同的螺杆泵，这些螺杆泵设计的最大负载相同，检测这些螺杆泵的定子和转子之间形成的每个压力容腔的压力值，针对每个螺杆泵：根据素数压力值修正螺杆泵的空载预压缩量设计值，使得修正后的螺杆泵在最大负载设计值下输送时、螺杆泵中的定子和转子接触部分的预压紧力相等；对修正后的每个螺杆泵在预先设定的第一负载下进行寿命测试和效率测试；比较修正后的多个螺杆泵的寿命和效率，确定与预先设定的最大负载设计值对应的螺杆泵的空载预压缩量修正值。当得到所述空载预压缩量修正值后，所述定子和转子的尺寸也就确定下来了。
本发明提供的螺杆泵的定子与转子尺寸的确定方法，先根据经验对应每个空载预压缩量设计值生产一螺杆泵，通过实验测试以得到与预先设定的最大负载设计值对应的最佳的螺杆泵的空载预压缩量修正值，以优化螺杆泵的空载预压缩量设计值，根据测试得到的空载预压缩量修正值再大量生产螺杆泵，设计螺杆泵的定子与转子的尺寸，这样可以延长螺杆泵的使用寿命，故本发明提供的螺杆泵的定子与转子尺寸的确定方法，可以提高螺杆泵的效率，延长螺杆泵的使用寿命。
上述多个修正后的螺杆泵中寿命和效率组合最佳的螺杆泵具体含义为：在对修正后的螺杆泵进行寿命和效率测试时，效率高的螺杆泵不一定寿命长，故本领域技术人员可以根据测试得到的几组数据，选出一组寿命和效率综合考虑后在被测试的几组修正后的螺杆泵中是最佳的。
上述修正螺杆泵的空载预压缩量设计值具体可以通过多种方式实现，一种具体实施方式中，上述步骤S202中：针对每个螺杆泵：根据螺杆泵每个压力容腔的压力值以及预先设定的定子的压缩模量，修正螺杆泵的空载预压缩量设计值，具体包括：
针对每个螺杆泵：
根据每个压力容腔的压力值以及预先设定的定子的压缩模量，计算得到螺杆泵中的定子和转子接触部分的带载压缩量；
根据带载压缩量，修正螺杆泵的空载预压缩量设计值。
上述根据定子与每个压力容腔对应部分的形变量，修正定子和转子接触部位的空载预压缩量设计值，可以只是根据形变量以及经验值对螺杆泵进行修正，也可以根据形变量和螺杆泵的空载预压缩量设计值对螺杆泵进行修正，例如：假设预先设计的空载预压缩量设计值为A，螺杆泵具有七个压力容腔，在预先设定的最大负载设计值下，每个压力容腔对应的定子和转子接触部分的形变量分别为A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7，则修正后的该螺杆泵的定子和转子接触部分的空载预压缩量设计值分别为：A+A1，A+A2，A+A3，A+A4，A+A5，A+A6和A+A7，这样可以保证螺杆泵在预先设定的最大负载设计值下输送时、螺杆泵中的定子和转子接触部分的预压紧力相等。
待修正螺杆泵的空载预压缩量设计值后，根据修正后的螺杆泵的空载预压缩量设计值重新制作新的螺杆泵，该新的螺杆泵可理解为修正后的螺杆泵。上述对修正后的每个螺杆泵在预先设定的第一负载下进行寿命测试和效率测试具体可以通过多种方式实现，本发明中列举的一具体实施例中，上述步骤S203中：对修正后的每个螺杆泵在预先设定的第一负载下进行寿命测试和效率测试，具体包括：
针对每个修正后的螺杆泵：
获得修正后的螺杆泵在预先设定的第一负载下的转子的转速值和扭矩值、螺杆泵的出料口的压力值以及出料口的流量值；
根据转子的转速值和扭矩值、螺杆泵的出料口的压力值以及出料口的流量值得到修正后的螺杆泵在第一负载下的效率。第一负载的值可以由测试人员根据经验设定和选择。
进一步的，根据转子的转速值和扭矩值、螺杆泵的出料口的压力值以及出料口的流量值得到修正后的螺杆泵在第一负载下的效率，具体包括：
根据公式P0＝2πMN得到螺杆泵的输入功率；
根据公式P1＝PTQ得到螺杆泵的输出功率；
根据公式η＝P1/P0×100％得到螺杆泵的效率；其中：p0为螺杆泵的输入功率；p1为螺杆泵的输出功率；pT为出料口的压力；M为转速；N为扭矩；Q为出料口的流量；η为螺杆泵的效率。
为了便于螺杆泵的设计和分析，上述螺杆泵的定子与转子尺寸的确定方法，还包括：
确定每个螺杆泵的压力容腔的压力值与最大负载设计值之间的曲线关系图。
进一步的，上述螺杆泵的定子与转子尺寸的确定方法，还包括：
确定每个螺杆泵的压力容腔的压力值与多个不同负载之间的曲线关系图。
为了使得螺杆泵的使用寿命更长，进一步的，可以在确定了上述的空载预压缩量修正值后，根据该空载预压缩量修正值重新制作一批新的螺杆泵，上述螺杆泵的定子与转子尺寸的确定方法，还包括：
在不同负载下、对空载预压缩量为空载预压缩量修正值的螺杆泵进行寿命和效率测试，得到空载预压缩量为空载预压缩量修正值的螺杆泵的最佳工作负载，最佳工作负载为空载预压缩量为空载预压缩量修正值的螺杆泵在寿命和效率组合最佳的情况下所对应的负载值，也即螺杆泵的最佳工作负载，该最佳工作负载小于所述最大负载。也就是说，可以在多个负载中，选择一个负载，螺杆泵在该负载下工作的寿命和效率组合最佳。
基于同一发明构思，本发明还提供了一种螺杆泵的定子与转子尺寸的确定装置结构示意图，如图3所示，图3为本发明实施例提供的螺杆泵的定子与转子尺寸的确定装置结构示意图；本发明还提供了一种螺杆泵的定子与转子尺寸的确定装置，包括：
第一获得模块1，用于在预先设定的最大负载设计值下、获得空载预压缩量设计值不同的螺杆泵的定子和转子之间形成的每个压力容腔的压力值；
修正模块21，用于针对每个螺杆泵：根据螺杆泵每个压力容腔的压力值以及预先设定的定子的压缩模量，修正螺杆泵的空载预压缩量设计值，使得修正后的螺杆泵在最大负载设计值下输送时、螺杆泵中的定子和转子接触部分的预压紧力相等；
第一测试模块22，用于对修正后的每个螺杆泵在预先设定的第一负载下进行寿命测试和效率测试；
确定模块23，用于比较修正后的多个螺杆泵的寿命和效率，确定与预先设定的最大负载设计值对应的螺杆泵的空载预压缩量修正值，空载预压缩量修正值为：多个修正后的螺杆泵中寿命和效率组合最佳的螺杆泵的空载预压缩量设计值，其中：第一负载小于最大负载设计值。
本发明提供的螺杆泵的定子与转子尺寸的确定装置，先提供一组空载预压缩量设计值不同的螺杆泵，这些螺杆泵设计的最大负载相同，第一获得模块1，用于获得这些螺杆泵的定子和转子之间形成的每个压力容腔的压力值，修正模块21，用于针对每个螺杆泵：根据获得的压力值修正螺杆泵的空载预压缩量设计值，使得修正后的螺杆泵在最大负载设计值下输送时、螺杆泵中的定子和转子接触部分的预压紧力相等；第一测试模块22，用于对修正后的每个螺杆泵在预先设定的第一负载下进行寿命测试和效率测试；确定模块23，用于比较修正后的多个螺杆泵的寿命和效率，确定与预先设定的最大负载设计值对应的螺杆泵的空载预压缩量修正值。当得到所述空载预压缩量修正值后，所述定子和转子的尺寸也就确定下来了。
本发明提供的螺杆泵的定子与转子尺寸的确定装置，先根据经验对应每个空载预压缩量设计值生产一螺杆泵，通过实验测试以得到与预先设定的最大负载设计值对应的最佳的螺杆泵的空载预压缩量修正值，以优化螺杆泵的空载预压缩量设计值，根据测试得到的空载预压缩量修正值生产的螺杆泵，可以延长螺杆泵的使用寿命，故本发明提供的螺杆泵的定子与转子尺寸的确定方法，可以提高螺杆泵的效率，延长螺杆泵的使用寿命。
上述多个修正后的螺杆泵中寿命和效率组合最佳的螺杆泵具体含义为：在对修正后的螺杆泵进行寿命和效率测试时，效率高的螺杆泵不一定寿命长，故本领域技术人员可以根据测试得到的几组数据，选出一组寿命和效率综合考虑后在被测试的几组修正后的螺杆泵中是最佳的。
上述修正模块21包括：第一处理模块和第二处理模块；其中：
针对每个螺杆泵：
第一处理模块用于根据每个压力容腔的压力值以及预先设定的定子的压缩模量，计算得到螺杆泵中的定子和转子接触部分的带载压缩量；
第二处理模块用于根据带载压缩量，修正螺杆泵的空载预压缩量设计值。
上述根据定子与每个压力容腔对应部分的形变量，修正定子和转子接触部位的空载预压缩量设计值，可以只是根据形变量以及经验值对螺杆泵进行修正，也可以根据形变量和螺杆泵的空载预压缩量设计值对螺杆泵进行修正，例如：假设预先设计的空载预压缩量设计值为A，螺杆泵具有七个压力容腔，在预先设定的最大负载设计值下，每个压力容腔对应的定子和转子接触部分的形变量分别为A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7，则修正后的该螺杆泵的定子和转子接触部分的空载预压缩量设计值分别为：A+A1，A+A2，A+A3，A+A4，A+A5，A+A6和A+A7，这样可以保证螺杆泵在预先设定的最大负载设计值下输送时、螺杆泵中的定子和转子接触部分的预压紧力相等。
在一些可选的实施方式中，第一测试模块22包括：第二获得模块和第三处理模块；其中：
针对每个修正后的螺杆泵：
第二获得模块，用于获得修正后的螺杆泵在预先设定的第一负载下的转子的转速值和扭矩值、螺杆泵的出料口的压力值以及出料口的流量值；
第三处理模块，用于根据转子的转速值和扭矩值、螺杆泵的出料口的压力值以及出料口的流量值得到修正后的螺杆泵在第一负载下的效率。
进一步的，第三处理模块具体用于：
根据公式P0＝2πMN得到螺杆泵的输入功率；
根据公式P1＝PTQ得到螺杆泵的输出功率；
根据公式η＝P1/P0×100％得到螺杆泵的效率；其中：p0为螺杆泵的输入功率；p1为螺杆泵的输出功率；pT为出料口的压力；M为转速；N为扭矩；Q为出料口的流量；η为螺杆泵的效率。
为了便于螺杆泵的设计，上述螺杆泵的定子与转子尺寸的确定装置，还包括：
图像生成模块，用于确定每个螺杆泵的压力容腔的压力值与最大负载设计值之间的曲线关系图。
进一步的，图像生成模块还用于确定每个螺杆泵的压力容腔的压力值与多个不同负载之间的曲线关系图。
为了使得螺杆泵的使用寿命更长，上述螺杆泵的定子与转子尺寸的确定装置，还包括：
第二测试模块，用于在不同负载下、对空载预压缩量为空载预压缩量修正值的螺杆泵进行寿命和效率测试，得到空载预压缩量为空载预压缩量修正值的螺杆泵的最佳工作负载，最佳工作负载为空载预压缩量为空载预压缩量修正值的螺杆泵在寿命和效率组合最佳的情况下所对应的负载值。也就是说，可以在多个负载中，选择一个负载，螺杆泵在该负载下工作的寿命和效率组合最佳。
上述第一测试模块和第二测试模块也可以为一个模块，只要将测试模块的负载设置为可调的即可。
基于同一发明构思，如图4所示，图4为本发明实施例提供的螺杆泵的定子与转子尺寸的确定系统结构示意图，本发明还提供了一种螺杆泵的定子与转子尺寸的确定系统，包括：
设置于螺杆泵的输出端的加载阀6；
压力传感器71，用于在预先设定的最大负载设计值下、检测空载预压缩量设计值不同的螺杆泵的定子4和转子3之间形成的每个压力容腔5的压力值；
控制器8，用于接收螺杆泵的定子和转子之间形成的每个压力容腔的压力值；用于针对每个螺杆泵：根据螺杆泵每个压力容腔5的压力值以及预先设定的定子4的压缩模量，修正螺杆泵的空载预压缩量设计值，使得修正后的螺杆泵在最大负载设计值下输送时、螺杆泵中的定子4和转子3接触部分的预压紧力相等；用于对修正后的每个螺杆泵在预先设定的第一负载下进行寿命测试和效率测试；用于比较修正后的每个螺杆泵的寿命和效率，确定与预先设定的最大负载设计值对应的螺杆泵的空载预压缩量修正值，空载预压缩量修正值为：多个修正后的螺杆泵中寿命和效率组合最佳的螺杆泵的空载预压缩量设计值，其中：第一负载小于最大负载设计值。
上述多个修正后的螺杆泵中寿命和效率组合最佳的螺杆泵具体含义为：在对修正后的螺杆泵进行寿命和效率测试时，效率高的螺杆泵不一定寿命长，故本领域技术人员可以根据测试得到的几组数据，选出一组寿命和效率综合考虑后在被测试的几组修正后的螺杆泵中是最佳的。
上述控制器的具体功能包括：
针对每个螺杆泵：
根据每个压力容腔的压力值以及预先设定的定子的压缩模量，计算得到螺杆泵中的定子和转子3接触部分的带载压缩量；
根据带载压缩量，修正螺杆泵的空载预压缩量设计值；
上述根据定子与每个压力容腔对应部分的形变量，修正定子和转子3接触部位的空载预压缩量设计值，可以只是根据形变量以及经验值对螺杆泵进行修正，也可以根据形变量和螺杆泵的空载预压缩量设计值对螺杆泵进行修正，例如：假设预先设计的空载预压缩量设计值为A，螺杆泵具有七个压力容腔，在预先设定的最大负载设计值下，每个压力容腔对应的定子和转子3接触部分的形变量分别为A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7，则修正后的该螺杆泵的定子和转子3接触部分的空载预压缩量设计值分别为：A+A1，A+A2，A+A3，A+A4，A+A5，A+A6和A+A7，这样可以保证螺杆泵在预先设定的最大负载设计值下输送时、螺杆泵中的定子和转子3接触部分的预压紧力相等；
针对每个修正后的螺杆泵：
获得修正后的螺杆泵在预先设定的第一负载下的转子3的转速值和扭矩值、螺杆泵的出料口的压力值以及出料口的流量值；
根据转子3的转速值和扭矩值、螺杆泵的出料口的压力值以及出料口的流量值得到修正后的螺杆泵在第一负载下的效率。第一负载的值可以由测试人员根据经验设定和选择；其中根据转子3的转速值和扭矩值、螺杆泵的出料口的压力值以及出料口的流量值得到修正后的螺杆泵在第一负载下的效率，具体包括：
根据公式P0＝2πMN得到螺杆泵的输入功率；
根据公式P1＝PTQ得到螺杆泵的输出功率；
根据公式η＝P1/P0×100％得到螺杆泵的效率；其中：p0为螺杆泵的输入功率；p1为螺杆泵的输出功率；pT为出料口的压力；M为转速；N为扭矩；Q为出料口的流量；η为螺杆泵的效率；
确定每个螺杆泵的压力容腔的压力值与最大负载设计值之间的曲线关系图；
在不同负载下、对空载预压缩量为空载预压缩量修正值的螺杆泵进行寿命和效率测试，得到空载预压缩量为空载预压缩量修正值的螺杆泵的最佳工作负载，最佳工作负载为空载预压缩量为空载预压缩量修正值的螺杆泵在寿命和效率组合最佳的情况下所对应的负载值。也就是说，可以在多个负载中，选择一个负载，螺杆泵在该负载下工作的寿命和效率组合最佳。
进一步的，上述控制器还用于确定每个螺杆泵的压力容腔的压力值与多个不同负载之间的曲线关系图。
一种具体实施方式中，上述螺杆泵的定子4与转子3尺寸的确定系统，还包括：设置于螺杆泵上、与定子4和转子3之间形成的每个压力容腔5一一对应的检测口9，任意相邻两个检测口9之间的间距等于螺杆泵螺距的整数倍。这样便于确定每个压力容腔中受力点的具体位置。
上述螺杆泵的定子4与转子3尺寸的确定系统，还包括：
设置于螺杆泵的转子3上的扭矩传感器72；扭矩传感器72用于测量扭矩。
设置于螺杆泵的转子3上的转速传感器73；转速传感器73用于测量转子3的转速。
设置于螺杆泵的出料口10处的流量计74。流量计74用于测量螺杆泵的出料口10处的流量计74。
上述压力传感器71还用于检测修正后的每个螺杆泵在预先设定的第一负载下的出料口10处的压力值。
综上，本发明提供的定子与转子尺寸的确定系统，通过实验测试以得到与预先设定的最大负载设计值对应的最佳的螺杆泵的空载预压缩量修正值，以优化螺杆泵的空载预压缩量设计值，根据测试得到的空载预压缩量修正值生产的螺杆泵，可以延长螺杆泵的使用寿命，故本发明提供的螺杆泵的定子4与转子3尺寸的确定系统，可以提高螺杆泵的效率，延长螺杆泵的使用寿命。
通过本发明提供的定子与转子尺寸的确定系统，可以得到在某一最大负载下螺杆泵的较好的空载预压缩量设计值，同时还可以得到该螺杆泵的最佳工作负载压力。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (16)
1.一种螺杆泵的定子与转子尺寸的确定方法，其特征在于，包括：
在预先设定的最大负载设计值下、获得空载预压缩量设计值不同的螺杆泵的定子和转子之间形成的每个压力容腔的压力值；
针对每个螺杆泵：根据螺杆泵每个压力容腔的压力值以及预先设定的定子的压缩模量，修正螺杆泵的空载预压缩量设计值，使得修正后的螺杆泵在所述最大负载设计值下输送时、所述螺杆泵中的定子和转子接触部分的预压紧力相等；
对修正后的每个螺杆泵在预先设定的第一负载下进行寿命测试和效率测试；
比较修正后的多个螺杆泵的寿命和效率，确定与所述最大负载设计值对应的螺杆泵的空载预压缩量修正值，所述空载预压缩量修正值为：多个修正后的螺杆泵中寿命和效率组合最佳的螺杆泵的空载预压缩量设计值，其中：所述第一负载小于所述最大负载设计值。
2.如权利要求1所述的螺杆泵的定子与转子尺寸的确定方法，其特征在于，所述针对每个螺杆泵：根据螺杆泵每个压力容腔的压力值以及预先设定的定子的压缩模量，修正螺杆泵的空载预压缩量设计值，具体包括：
针对每个螺杆泵：
根据每个压力容腔的压力值以及预先设定的定子的压缩模量，计算得到所述螺杆泵中的定子和转子接触部分的带载压缩量；
根据所述带载压缩量，修正螺杆泵的空载预压缩量设计值。
3.如权利要求1所述的螺杆泵的定子与转子尺寸的确定方法，其特征在于，所述对修正后的每个螺杆泵在预先设定的第一负载下进行寿命测试和效率测试，具体包括：
针对每个修正后的螺杆泵：
获得修正后的螺杆泵在预先设定的第一负载下的转子的转速值和扭矩值、螺杆泵的出料口的压力值以及出料口的流量值；
根据所述转子的转速值和扭矩值、螺杆泵的出料口的压力值以及出料口的流量值得到所述修正后的螺杆泵在第一负载下的效率。
4.如权利要求3所述的螺杆泵的定子与转子尺寸的确定方法，其特征在于，所述根据所述转子的转速值和扭矩值、螺杆泵的出料口的压力值以及出料口的流量值得到所述修正后的螺杆泵在第一负载下的效率，具体包括：
根据公式P0＝2πMN得到所述螺杆泵的输入功率；
根据公式P1＝PTQ得到所述螺杆泵的输出功率；
根据公式η＝P1/P0×100％得到所述螺杆泵的效率；其中：p0为螺杆泵的输入功率；p1为螺杆泵的输出功率；pT为出料口的压力；M为转速；N为扭矩；Q为出料口的流量；η为螺杆泵的效率。
5.如权利要求1所述的螺杆泵的定子与转子尺寸的确定方法，其特征在于，还包括：
确定每个螺杆泵的压力容腔的压力值与所述最大负载设计值之间的曲线关系图。
6.如权利要求1～5任一项所述的螺杆泵的定子与转子尺寸的确定方法，其特征在于，还包括：
在不同负载下、对空载预压缩量为所述空载预压缩量修正值的螺杆泵进行寿命和效率测试，得到所述空载预压缩量为所述空载预压缩量修正值的螺杆泵的最佳工作负载，所述最佳工作负载为空载预压缩量为所述空载预压缩量修正值的螺杆泵在寿命和效率组合最佳的情况下所对应的负载值。
7.一种螺杆泵的定子与转子尺寸的确定装置，其特征在于，包括：
第一获得模块，用于在预先设定的最大负载设计值下、获得空载预压缩量设计值不同的螺杆泵的定子和转子之间形成的每个压力容腔的压力值；
修正模块，用于针对每个螺杆泵：根据螺杆泵每个压力容腔的压力值以及预先设定的定子的压缩模量，修正螺杆泵的空载预压缩量设计值，使得修正后的螺杆泵在所述最大负载设计值下输送时、所述螺杆泵中的定子和转子接触部分的预压紧力相等；
第一测试模块，用于对修正后的每个螺杆泵在预先设定的第一负载下进行寿命测试和效率测试；
确定模块，用于比较修正后的多个螺杆泵的寿命和效率，确定与所述最大负载设计值对应的螺杆泵的空载预压缩量修正值，所述空载预压缩量修正值为：多个修正后的螺杆泵中寿命和效率组合最佳的螺杆泵的空载预压缩量设计值，其中：所述第一负载小于所述最大负载设计值。
8.如权利要求7所述的螺杆泵的定子与转子尺寸的确定装置，其特征在于，所述修正模块包括：第一处理模块和第二处理模块；其中：
针对每个螺杆泵：
所述第一处理模块用于根据每个压力容腔的压力值以及预先设定的定子的压缩模量，计算得到所述螺杆泵中的定子和转子接触部分的带载压缩量；
所述第二处理模块用于根据所述带载压缩量，修正螺杆泵的空载预压缩量设计值。
9.如权利要求7所述的螺杆泵的定子与转子尺寸的确定装置，其特征在于，所述第一测试模块包括：第二获得模块和第三处理模块；其中：
针对每个修正后的螺杆泵：
所述第二获得模块，用于获得修正后的螺杆泵在预先设定的第一负载下的转子的转速值和扭矩值、螺杆泵的出料口的压力值以及出料口的流量值；
第三处理模块，用于根据所述转子的转速值和扭矩值、螺杆泵的出料口的压力值以及出料口的流量值得到所述修正后的螺杆泵在第一负载下的效率。
10.如权利要求9所述的螺杆泵的定子与转子尺寸的确定装置，其特征在于，所述第三处理模块具体用于：
根据公式P0＝2πMN得到所述螺杆泵的输入功率；
根据公式P1＝PTQ得到所述螺杆泵的输出功率；
根据公式η＝P1/P0×100％得到所述螺杆泵的效率；其中：p0为螺杆泵的输入功率；p1为螺杆泵的输出功率；pT为出料口的压力；M为转速；N为扭矩；Q为出料口的流量；η为螺杆泵的效率。
11.如权利要求7所述的螺杆泵的定子与转子尺寸的确定装置，其特征在于，还包括：
图像生成模块，用于确定每个螺杆泵的压力容腔的压力值与所述最大负载设计值之间的曲线关系图。
12.如权利要求7～11任一项所述的螺杆泵的定子与转子尺寸的确定装置，其特征在于，还包括：
第二测试模块，用于在不同负载下、对空载预压缩量为所述空载预压缩量修正值的螺杆泵进行寿命和效率测试，得到所述空载预压缩量为所述空载预压缩量修正值的螺杆泵的最佳工作负载，所述最佳工作负载为空载预压缩量为所述空载预压缩量修正值的螺杆泵在寿命和效率组合最佳的情况下所对应的负载值。
13.一种螺杆泵的定子与转子尺寸的确定系统，其特征在于，包括：
设置于所述螺杆泵的输出端的加载阀；
压力传感器，用于在预先设定的最大负载设计值下、检测空载预压缩量设计值不同的螺杆泵的定子和转子之间形成的每个压力容腔的压力值；
控制器，用于接收螺杆泵的定子和转子之间形成的每个压力容腔的压力值；用于针对每个螺杆泵：根据螺杆泵每个压力容腔的压力值以及预先设定的定子的压缩模量，修正螺杆泵的空载预压缩量设计值，使得修正后的螺杆泵在所述最大负载设计值下输送时、所述螺杆泵中的定子和转子接触部分的预压紧力相等；用于对修正后的每个螺杆泵在预先设定的第一负载下进行寿命测试和效率测试；用于比较修正后的每个螺杆泵的寿命和效率，确定与所述最大负载设计值对应的螺杆泵的空载预压缩量修正值，所述空载预压缩量修正值为：多个修正后的螺杆泵中寿命和效率组合最佳的螺杆泵的空载预压缩量设计值，其中：所述第一负载小于所述最大负载设计值。
14.如权利要求13所述的螺杆泵的定子与转子尺寸的确定系统，其特征在于，还包括：设置于所述螺杆泵上、与所述定子和转子之间形成的每个压力容腔一一对应的检测口，任意相邻两个检测口之间的间距等于螺杆泵螺距的整数倍。
15.如权利要求13或14所述的螺杆泵的定子与转子尺寸的确定系统，其特征在于，还包括：
设置于所述螺杆泵的转子上的扭矩传感器；
设置于所述螺杆泵的转子上的转速传感器；
设置于所述螺杆泵的出料口的流量计。
16.如权利要求15所述的螺杆泵的定子与转子尺寸的确定系统，其特征在于，所述压力传感器还用于检测修正后的每个螺杆泵在预先设定的第一负载下的出料口的压力值。
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