杜秀华 刘双新 宋玉杰 韩国有

(东北石油大学机械科学与工程学院)

单螺杆式水力机械是石油化工和钻采机械领域中常用的水力机械，如单螺杆泵、单螺杆钻具及单螺杆油气混输泵等。它们都是依靠一对螺杆-衬套副的啮合来实现液体传输或动力传递的，因此螺杆-衬套副的滑动速度是影响其磨损程度和使用寿命的重要因素之一。早在20世纪80年代苏义脑等就对短幅内外摆线型螺杆-衬套副的线型理论进行了系统的研究，形成了螺杆-衬套副线型的基本理论[1～3]。20世纪90年代万邦烈等通过理论和试验方法研究了螺杆-衬套副的啮合理论与优化设计方法[4～6]。2000年以后许多学者进行了螺杆-衬套副的运动仿真和有限元计算，并取得了一定的成果[7～9]，但对螺杆-衬套副运动学方面的研究仅限于对结构简单的单头普通内摆线型螺杆-衬套副螺杆在衬套内的运动轨迹和运动规律进行分析，针对螺杆-衬套副滑动速度的研究尚无报道，为此笔者对多头短幅内摆线型螺杆-衬套副的线型设计、运动分析和滑动速度的计算方法进行系统的研究。

1 螺杆-衬套副的线型设计

螺杆-衬套副的空间共轭问题可转化为平面共轭曲线副的相对运动问题[10]，因此对螺杆-衬套副的啮合状况和运动分析可集中在其横截面上。螺杆和衬套的横截面曲线简称线型或型线。短幅内摆线型螺杆-衬套副的线型设计首先形成一条短幅内摆线作为衬套骨线，再利用外滚法形成螺杆骨线，最后分别向外侧取骨线的等距线，形成螺杆-衬套副的线型。……