为实现扭叶罗茨泵无脉动无轴向力及其轻量化所期望的更大容积利用率与更小内泄漏目的,提出了内共轭轮廓段采用半叶节圆弧的弦高线和叶顶径向等圆弧间隙结构的高形扭叶构造方法,并基于扭叶容积副与斜齿动力副间的无轴向力耦合关系,给出了二者的无轴向力耦合设计方法和实例分析。结果表明,扭叶转子副端面的平-凸共轭及其顶部等圆弧间隙的轮廓构造能有效抑制共轭泄漏和径向泄漏,实现1.6的更大形状系数和0.58的更大容积利用系数;转子两端面60°的扭叶错角能实现理论的无脉动性能;20°~25°的螺旋角能同时满足扭叶转子与标准斜齿轮等端面节圆半径的同轴要求且方法简单。研究为开发高质量泵提供了一定的理论基础。

为高效实现转子泵的轻量化与低流量脉动性能。首先,提出了一种具有高形状系数的三扭叶转子及其全共轭的端面轮廓构造;然后,以其对应的直叶无量纲理论流量为被积函数,积分出扭叶无量纲理论流量及其脉动的精确公式;最后,由渐开线、圆弧、摆线转子例的脉动分析,得出扭叶流量脉动的通用简约公式。结果表明,以瞬径代表转子端面轮廓的曲线类型及其全共轭构造,涵盖了各种可能的构造形式,通用性好,无量纲理论流量的推导过程简单可靠;扭叶脉动系数与扭叶角具有近似的负线性规律,可简约为直叶脉动系数的线性计算,仅为扭叶角、轮廓系数、形状系数的函数;转子轮廓的曲线类型对脉动系数的影响很小,影响系数统一取1.05的误差不超过3%;三扭叶和60°扭叶角为无理论流量脉动的最佳轮廓构造;端面轮廓的全共轭构造能有效降低转子副共轭区域内的泄漏等。