摘 要

螺杆泵广泛应用于机械、化工、石油、医药、机床等领域，具有结构简单，制造难度低，流量大，机械能损失小，效率高，维修简单等优点。由于螺杆泵工作环境恶劣，在长期工作和疲劳载荷的影响下，螺杆泵定子被磨损老化，工作寿命迅速降低。螺杆泵定子是螺杆泵磨损最严重的部分，定子的寿命限制了螺杆泵的工作寿命，因此设计合适的定子材料配方、确定螺杆泵工作时合适的载荷和转速具有十分重要的意义。

本文利用了实验方法和分析技术，制备了螺杆泵定子材料丁腈橡胶，测定了螺杆泵工作时的摩擦系数和磨损率，主要工作和结论如下：

（1）设计常用定子材料丁腈橡胶的配方，讨论配方中各种材料对丁腈橡胶性能的影响，炼制橡胶，测定硫化曲线。

（2）根据螺杆泵实际工况，确定摩擦磨损实验压力参数为20N、40N、60N和80N，分析不同压力时摩擦系数和磨损率的变化。当转速设定200r/min，施加载荷20N时摩擦系数最大，40N时摩擦系数最小，压力为60N、80N时摩擦系数依次增加，压力为20N时磨损量最小。所有摩擦系数随时间出现周期性变化，先减小后增加再循环往复。

（3）根据实际螺杆泵工况，确定摩擦磨损实验转速参数为100r/min、200r/min、300r/min和400r/min，分析不同转速时摩擦系数和磨损率的变化。当压力设定40N，转速100r/min摩擦系数最小，当转速为200r/min、300r/min和400r/min时摩擦系数依次增大，转速100r/min时磨损量最小。所有摩擦系数随时间同样出现周期性变化，先减小后增加再循环往复。

关键词：螺杆泵 定子 丁腈橡胶 摩擦磨损

The Effect of Pressure and Speed on Friction and Wear Behavior of Stator Material of Screw Pump

Abstract

Screw pump is widely used in machinery, chemical, petroleum, medicine, machine tools and other fields, with simple structure, low manufacturing difficulty, large flow, small loss of mechanical energy, high efficiency, simple maintenance and other advantages. Because the screw pump works under tough conditions, with the influence of long-term work and fatigue load, the screw pump stator is aging and the working life is rapidly reduced. The most serious wear part of the screw pump is the stator, so the stator limits the working life of the screw pump, so it is of great significance to design the appropriate stator material formula and determine the appropriate load and speed when the screw pump works.

The main work and conclusions are as follows:

(1) The formula of nitrile butadiene rubber is designed, and the influences of various materials in the formula on the properties of NBR are discussed. We refine the rubber, and measure the vulcanization curve.

(2) According to the actual working conditions of screw pump, the experimental pressure parameters of friction and wear are determined as 20N, 40N, 60N and 80N. When the speed is set at 200 r/min, the friction coefficient is the largest when the load is 20 N. It decreases to the minimum at 40N, then it increases from 40 N to 80 N. When the pressure is 20N,the abrasion loss is the smallest.All friction coefficients change periodically with time, first decreasing and then increasing reciprocating.

(3) According to the actual working conditions of screw pump, the friction and wear experiment speed parameters are determined as 100r/min, 200r/min, 300r/min and 400r/min. When the pressure is set at 40N, the friction coefficient at 100r/min is the minimum; when the speed is 200r/min, 300r/min and 400r/min, the friction coefficient increases successively; when the speed is 100r/min, the abrasion loss is the minimum. All friction coefficients also change periodically with time, decreasing first and then increasing and cycling again.

KEY WORDS: Screw Pump; Stator; NBR; Friction

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 螺杆泵概述 1

1.1.1螺杆泵简介 1

1.1.2 螺杆泵的工作原理 1

1.2 螺杆泵定子概述 2

1.2.1螺杆泵定子简介 2

1.2.2 螺杆泵定子的发展动向 2

1.3 压力和转速对定子的摩擦磨损情况概述 3

1.3.1 定子的摩擦磨损 3

1.3.2 压力和转速对螺杆泵定子磨损情况的研究进展 4

1.4 本课题研究内容 8

第二章 螺杆泵定子材料制备 9

2.1 引言 9

2.2 丁腈橡胶配方设计 9

2.2.1丁腈橡胶配方 9

2.2.2原材料的选取 11

2.3 丁腈橡胶试样制备方法 12

2.3.1 炼胶 12

2.3.2 材料硫化特性参数确定 13

2.3.3 硫化 15

2.4 本章小结 15

第三章 压力和转速对定子材料摩擦磨损性能影响 17

3.1 引言 17

3.2 丁腈橡胶摩擦磨损实验实验 17

3.2.1 实验设备 17

3.2.2 磨损实验参数确定 18

3.2.3实验过程 19

3.3 压力对定子材料的磨损影响 19

3.3.1 压力对摩擦系数的影响 19

3.3.2 压力对磨损量的影响 21

3.4 转速对定子材料的磨损影响 22

3.4.1转速对摩擦系数的影响 22

3.4.2转速对磨损量的影响 23

3.5 本章小结 24

第四章 总结展望及经济评价 25

4.1总结 25

4.2展望 25

4.3经济评估 26

4.3.1投资估算 26

4.3.2 资金筹措 26

4.3.3 所需费用明细 26

参考文献 28

致谢 31

第一章 绪论

1.1 螺杆泵概述

1.1.1螺杆泵简介

螺杆泵的优点有：磨损小，可输送有杂质的液体，结构为半开式，方便检修，结构简单，成本低。螺杆泵同样有缺点：尺寸大，需要更多占地面积，扬程较低，工作时定子磨损严重，需要经常检查维修 ^[1]。

我国螺杆泵历史起源于20世纪60年代，由国外引进，发展起步较晚，但随着我国科学技术水平的不断提高,螺杆泵相关技术得到了发展，广泛应用于各个行业，发挥了极大的作用 ^[2]。

1.1.2 螺杆泵的工作原理

螺杆泵的工作原理为：定子与转子之间的相对回转，改变了泵体内容积，推动液体在密封腔间流动。

螺杆泵工作时，螺杆和衬套形成密封腔，做两种运动，一为绕螺杆自身轴线圆周旋转，二为在转子在定子表面滚动。随着螺杆旋转一周，泵体内的液体移动一个螺距，螺杆连续不断旋转，液体得以在密封腔之间流动，螺杆泵才能顺利工作 ^[3]。

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