【導(dǎo)讀】此廠泛的應(yīng)用于冶金、電子、化學(xué)、食品、醫(yī)藥、環(huán)保等工業(yè)生產(chǎn)部門。已發(fā)展出諸多此類真空泵產(chǎn)品，而在我國的發(fā)展卻相對落后。泵市場中占據(jù)了主導(dǎo)位置。因此，自行研究經(jīng)濟(jì)可行、運(yùn)轉(zhuǎn)可靠的無油真空泵。為了適應(yīng)我國開發(fā)研究生產(chǎn)螺桿真空泵的需要，本文對雙螺桿。真空泵的設(shè)計(jì)型線組成問題等內(nèi)容進(jìn)行了的研究與探討。

　　

【正文】 是一對相互嚙合的斜齒輪。因此，螺桿泵的 陰陽轉(zhuǎn)子型線也要滿足嚙合定律，即不論在任何位置，經(jīng)過型線接觸點(diǎn)的公法線必須通過節(jié)點(diǎn)。所不同的是普通斜齒輪的任務(wù)是在兩根平行軸之間的任意傳動(dòng)方向上，強(qiáng)制傳遞轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩及功率。而在雙頭干式螺桿泵中陰陽轉(zhuǎn)子并不接觸，兩者之間的動(dòng)力傳遞通過同步齒輪完成 . 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 圖 轉(zhuǎn)子型線、嚙合線、齒間面積、泄漏三角形和接觸線 (a) 型線、嚙合線、齒間面積、泄漏三角形 (b) 泄漏三角形和接觸線 子節(jié)圓 對于螺桿泵轉(zhuǎn)子型線的要求，主要是在齒間容積之間有優(yōu)越的密封性能，因?yàn)檫@些齒間容積是實(shí)現(xiàn)氣體壓縮的工作腔。對螺桿泵性能有重大影響的轉(zhuǎn)子型線要素有接觸線，泄漏三角形，封閉容積和齒間面積等 . a. 接觸線 螺桿泵的陰陽轉(zhuǎn)子嚙合時(shí)，兩轉(zhuǎn)子齒面相互接觸而形成的空間曲線稱為接觸線 (圖 2. lb中 9)。接觸線一側(cè)的氣體處于壓力較高的壓縮和排氣過程，另一側(cè)的氣體則處于壓力較低的吸氣過程。如果轉(zhuǎn)子齒面間的接觸線不連續(xù)，則處于高壓力畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 區(qū)的氣體將通過接觸線中斷缺口，向低壓力區(qū)泄露。 b. 泄漏三角形 螺桿泵轉(zhuǎn)子型線的頂點(diǎn)，通常不能達(dá)到陰陽轉(zhuǎn)子氣缸孔的交線，在接觸線頂點(diǎn)和機(jī)殼的轉(zhuǎn)子氣缸孔之間，會(huì)形成一個(gè)空間曲邊三角形，稱為泄漏三角形 (圖 4)。通過泄漏三角形，氣體將從壓力較高的齒間容積，泄漏至壓力較低的鄰近齒間容積。 c. 封閉容積 如果在齒間容積開始擴(kuò)大時(shí)，不能立即開始吸氣過程，就會(huì)產(chǎn)生吸氣封閉容積。由于吸氣封閉容積的存在，使齒間容積在擴(kuò)大的初期，其內(nèi)的氣體壓力低于吸氣口處的氣體壓力。在齒間容積與吸氣口連通時(shí)，其內(nèi)的氣體壓力會(huì)突然升高到吸氣壓力，然后才進(jìn)行正常的吸氣過程。所以，吸氣封 閉容積的存在，影響了齒間容積的正常充氣。值得指出的是吸氣封閉容積存在于非對稱型線中，而本文所論述的雙邊對稱圓弧型線沒有吸氣封閉容積。 d. 齒間面積 齒間面積是齒間容積在轉(zhuǎn)子端面上的投影。轉(zhuǎn)子型線的齒間面積越大，轉(zhuǎn)子的齒間容積就越大。 轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)原則 。螺桿泵中的陰、陽轉(zhuǎn)子型線必須是滿足嚙合定律的共扼型線，即不論在任何位置經(jīng)過型線接觸點(diǎn)的公法線必須通過節(jié)點(diǎn)。 。在實(shí)際機(jī)器中，為保證轉(zhuǎn)子間的相對運(yùn)動(dòng)，齒面間總保持有一定間隙。因此，理論上 的接觸線就轉(zhuǎn)化成實(shí)際中的間隙帶。為了盡可能減少氣體通過間隙帶的泄漏，要求設(shè)法縮短轉(zhuǎn)子間的接觸線長度。 。為減少氣體通過泄漏三角形的泄漏，型線設(shè)計(jì)應(yīng)使轉(zhuǎn)子的泄漏三角形面積盡量小。 .大多數(shù)非對稱轉(zhuǎn)子型線會(huì)形成嚙合時(shí)的吸氣封閉容積，導(dǎo)致泵耗功增加，功率降低，噪音增大。所以，轉(zhuǎn)子型線應(yīng)使吸氣封閉容積盡可能地小。對稱型線并不存在這一問題。 。較大的齒間面積使泄漏量占的份額相對減少，效率得到提高。 另外，從制造、運(yùn)轉(zhuǎn)角度 考慮，還要求轉(zhuǎn)子型線便于加工制造，具有良好的嚙合特性，較小的氣體動(dòng)力損失，以及在高溫和受力的情況下，具有小的熱變形和彎曲變形等。值得指出的是，以上有些因素是相互制約的 .例如，為了減小泄漏三角形，就不可避免地會(huì)使型線具有封閉容積和較長的接觸線 。為了減少流動(dòng)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 氣體損失，使型線流線型化，又會(huì)增大泄漏三角形等。所以要根據(jù)實(shí)際要求，綜合考慮各個(gè)設(shè)計(jì)要素，確定最佳的設(shè)計(jì)方案。 通常滿足上述要求的轉(zhuǎn)子型線由多段曲線首尾相接組成，這些曲線稱為組成齒曲線。常用的組成齒曲線主要有點(diǎn)、直線、擺線、圓弧、橢圓及拋物線等。 多頭雙邊對稱圓弧型線 a. 轉(zhuǎn)子端面型線方程 雙邊對稱圈弧型線的組成齒曲線 ： 雙邊對稱圓弧型線的端面各段組成曲線性質(zhì)如表 .端面型線如圖 所示。應(yīng)該指出，所謂對稱圓弧型線并非全由圓弧組成。圓弧齒曲線被限制在陰轉(zhuǎn)子節(jié)圓之內(nèi)，而陰轉(zhuǎn)子節(jié)圓之外的齒曲線 IJ和 KL卻是擺線。這是因?yàn)槿?IJ和 KL 仍為圓弧，將引起陰陽轉(zhuǎn)子接觸線中斷，使螺桿泵的泄漏增大。所謂雙邊即在陰、陽轉(zhuǎn)子節(jié)圓外、內(nèi)增添了齒曲線 AB, BC, DE, EF, FG和 HI, LM, MN齒曲線，其中 AB, EF, HI, LM都是中心在節(jié) 圓，半徑為 R0的圓弧段 . 顯然，這 種雙邊對稱圓弧型線嚙合線的頂點(diǎn)距兩轉(zhuǎn)子齒頂圓的交點(diǎn) w較遠(yuǎn)，從而使通過泄漏三角形的泄漏嚴(yán)重。為了減少這種不利影響，通常把 0R 的取值限制在一定范圍之內(nèi)。這種雙邊對稱圓弧型線去除了原始對稱圓弧型線上的尖點(diǎn)，使齒曲線間光滑過渡，便于加工、儲(chǔ)運(yùn)，也免除了應(yīng)力集中，使轉(zhuǎn)子能承受更大的載荷。更為重要的是，保護(hù)了擺線 IJ和 KL的形成點(diǎn) C和 D，有助于減少通過接觸線的泄漏。相對于非對稱型線來說，其設(shè)計(jì)、制造更為方便 。 表 的組成齒曲線性質(zhì) 陰轉(zhuǎn)子 陽轉(zhuǎn)子 齒曲線 曲線性質(zhì) 齒曲線 曲線性質(zhì) AB 圓弧 HI 圓弧 BC 擺線 I 點(diǎn) C 點(diǎn) IJ 擺線 CD 圓弧 JK 圓弧 D 點(diǎn) KL 擺線 DE 擺線 L 點(diǎn) EF 圓弧 LM 圓弧 FG 圓弧 MN 圓弧 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 圖 雙邊對稱圓弧型線的組成齒曲線圖 b. 轉(zhuǎn)子螺旋齒面方程 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 圖 轉(zhuǎn)子螺旋曲面及其坐標(biāo)系 一般曲面 S的直角坐標(biāo)參數(shù)方程用下式表達(dá) : ( , )( , )( , )x x ty y tz z t??????????? ， 或以矢量式 ( , )r r t?? 來表達(dá) 。 曲面的參數(shù)方程含有兩個(gè)參數(shù) (t, ? ),要確定該曲面的邊界，就必須知道這兩個(gè)參數(shù) (t,? )的變化范圍。 螺桿式雙頭干式真空泵的轉(zhuǎn)子齒面是轉(zhuǎn)子端面型線作螺旋運(yùn)動(dòng)時(shí)形成的螺旋曲面。 如圖 ，轉(zhuǎn)子型線的某一組成齒曲線 c的參數(shù)方程為 : 0000()()x x ty y t??? ?? 平面曲線 c繞轉(zhuǎn)子軸線作螺旋運(yùn)動(dòng)，就形成與此組成齒曲線對應(yīng)的轉(zhuǎn)子螺旋齒面 。曲線 c繞 oz軸作螺旋運(yùn)動(dòng)到 c’位置時(shí)，軸向前進(jìn)距離是 z，并相對原始位置轉(zhuǎn)過 ? 角。 c39。在坐標(biāo)系 0039。Oxyz 的位置，即等于 c在坐標(biāo)系 Oxyz 位置，相應(yīng)的右旋螺旋面 (陽轉(zhuǎn)子齒面 )方程為 00( ) c os ( ) si n( ) si n ( ) c osx x t y ty x t y tzp????????????? () 式中 2Tp ?? ， p是表征螺旋面的陡峭程度，稱為螺旋特性數(shù)。 T是形成曲 線 c繞 z軸旋轉(zhuǎn)一周 (2? )后軸向前進(jìn)的距離，稱為軸節(jié)距或?qū)С獭＿€把形成曲線 c從轉(zhuǎn)子一個(gè)端面繞 z軸旋轉(zhuǎn)到另一個(gè)端面所轉(zhuǎn)過的角度 z? 稱為扭轉(zhuǎn)角。假定轉(zhuǎn)子的有效工作段長度為 L，則 2z LT??? ，設(shè)計(jì)時(shí)取 o1 5300 = 3z??? 同理可得左旋螺旋面 (陰轉(zhuǎn)子齒面 )的方程為 00( ) c os + ( ) si n( ) si n ( ) c osx x t y ty x t y tzp??????? ? ????? () 14