專利名稱：一種雙螺桿真空泵轉(zhuǎn)子型線及其設(shè)計(jì)方法
一種雙螺桿真空泵轉(zhuǎn)子型線及其設(shè)計(jì)方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于機(jī)械工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域，特別涉及一種雙螺桿真空泵轉(zhuǎn)子型線及其設(shè)計(jì)方法。
背景技術(shù)：
干式真空泵由于在工作過(guò)程當(dāng)中無(wú)任何的液態(tài)工作介質(zhì)和密封介質(zhì)，在現(xiàn)代工業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。例如在半導(dǎo)體制造中無(wú)返流的真空抽取，在石化行業(yè)中可凝性蒸汽或腐蝕氣體的抽取。它繼承了螺桿機(jī)械強(qiáng)制輸氣、結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性高、壽命長(zhǎng)、動(dòng)力平衡性能好、多相混輸?shù)忍攸c(diǎn)，并具有較低并且平穩(wěn)的功耗以及對(duì)冷卻水的無(wú)污染性，成為真空泵研究和制造的熱點(diǎn)。
雙螺桿真空泵中的核心部件就是一對(duì)相嚙合的旋向相反的轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子型線的設(shè)計(jì)直接影響到泵的性能，轉(zhuǎn)子型線研究既是雙螺桿真空泵熱動(dòng)力性能研究的基礎(chǔ)，也是優(yōu)化型線設(shè)計(jì)、提高整機(jī)性能的關(guān)鍵。作為商業(yè)機(jī)密，實(shí)際可用的螺桿型線在國(guó)外的文獻(xiàn)中報(bào)道很少。
傳統(tǒng)的螺桿真空泵分為兩種，一般都要求兩轉(zhuǎn)子型線相同，以利于加工
I.矩形齒和梯形齒
這種雙螺桿真空泵的顯著特點(diǎn)為軸向截面是矩形或梯形。此種真空泵不滿足嚙合條件,且徑向有較大的透孔,氣密性較差。
2.擺線-阿基米德螺線齒
這種雙螺桿真空泵由點(diǎn)嚙合擺線、齒根圓弧、阿基米德螺線(或稱漸開線)和齒頂圓弧組成。其氣密性相比矩形齒和梯形齒有了很大的改善。通過(guò)調(diào)整阿基米德螺線段參數(shù)， 可以使陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子的阿基米德螺線互相接觸，但不滿足嚙合定理，且轉(zhuǎn)子徑向同樣存在透孔。
新型線的設(shè)計(jì)希望滿足1)陰陽(yáng)兩轉(zhuǎn)子完全滿足嚙合定理，嚙合線封閉、接觸線連續(xù)；2)兩轉(zhuǎn)子型線組成相同，以降低加工成本
3)透孔面積小。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種雙螺桿真空泵轉(zhuǎn)子型線及其設(shè)計(jì)方法，采用該設(shè)計(jì)方法得到的雙螺桿真空泵轉(zhuǎn)子型線完全共軛、且兩轉(zhuǎn)子型線組成相同，透孔面積小。這種型線具有較好的氣密性，且所構(gòu)成的型面加工簡(jiǎn)單，加工成本低。
該雙螺桿真空泵轉(zhuǎn)子型線由首尾依次連接的點(diǎn)嚙合擺線(ab)、點(diǎn)嚙合外擺線 (be)、齒根圓弧(Cd)、類阿基米德螺線(de)、類阿基米德螺線的共軛包絡(luò)線(ef)以及齒頂圓弧(fa)組成，陰轉(zhuǎn)子的型線與陽(yáng)轉(zhuǎn)子的型線相同。連接齒頂圓弧(fa)和齒根圓弧(Cd) 的曲線為兩段，分別為類阿基米德螺線和此段類阿基米德螺線的共軛包絡(luò)線。通過(guò)此設(shè)計(jì)可使雙螺桿真空泵的兩轉(zhuǎn)子型線相同，有效的降低加工成本。
所述類阿基米德螺線(de)的直角坐標(biāo)參數(shù)方程為
權(quán)利要求
1.一種雙螺桿真空泵轉(zhuǎn)子型線，其特征在于該雙螺桿真空泵轉(zhuǎn)子型線由首尾依次連接的點(diǎn)嚙合擺線、點(diǎn)嚙合外擺線、齒根圓弧、類阿基米德螺線、類阿基米德螺線的共軛包絡(luò)線以及齒頂圓弧組成，陰轉(zhuǎn)子的型線與陽(yáng)轉(zhuǎn)子的型線相同。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種雙螺桿真空泵轉(zhuǎn)子型線，其特征在于所述類阿基米德螺線的直角坐標(biāo)參數(shù)方程為
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種雙螺桿真空泵轉(zhuǎn)子型線，其特征在于所述類阿基米德螺線的共軛包絡(luò)線由如下的直角坐標(biāo)參數(shù)方程確定
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種雙螺桿真空泵轉(zhuǎn)子型線，其特征在于所述點(diǎn)嚙合擺線和點(diǎn)嚙合外擺線的長(zhǎng)度由型線的嚙合線和接觸線確定，需保證型線的嚙合線封閉以及接觸線連續(xù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種雙螺桿真空泵轉(zhuǎn)子型線，其特征在于所述點(diǎn)嚙合擺線的直角坐標(biāo)參數(shù)方程為
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種雙螺桿真空泵轉(zhuǎn)子型線，其特征在于所述類阿基米德螺線與齒根圓弧的連接處以及類阿基米德螺線的共軛包絡(luò)線與齒頂圓弧的連接處一階導(dǎo)數(shù)連續(xù)，均為光滑連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種雙螺桿真空泵轉(zhuǎn)子型線，其特征在于所述齒根圓弧的直角坐標(biāo)參數(shù)方程為
8.—種如權(quán)利要求I所述雙螺桿真空泵轉(zhuǎn)子型線的設(shè)計(jì)方法，其特征在于包括以下步驟 1)對(duì)梯形轉(zhuǎn)子對(duì)進(jìn)行徑向切割得雙螺桿真空泵齒型的徑向型線，陽(yáng)轉(zhuǎn)子型線中，fa段為齒頂圓弧，ac段為阿基米德螺線，Cd段為齒根圓弧，df段為阿基米德螺線，陰轉(zhuǎn)子的型線與陽(yáng)轉(zhuǎn)子相同，陰轉(zhuǎn)子型線中，f’a’段為齒頂圓弧，a’c’段為阿基米德螺線，c’d’段為齒根圓弧，d’ f’段為阿基米德螺線； 2)用陰轉(zhuǎn)子a’點(diǎn)的點(diǎn)嚙合外擺線替代陽(yáng)轉(zhuǎn)子的ac段阿基米德螺線； 3)用極徑坐標(biāo)下方程為p=aXf(t)+ i3的類阿基米德螺線取代df段阿基米德螺線，f(t)表示代替原阿基米德螺線角度參量的函數(shù)，該函數(shù)滿足在兩個(gè)端點(diǎn)處與齒頂圓弧以及齒根圓弧光滑過(guò)渡； 4)將類阿基米德螺線在e點(diǎn)處分為兩段，并保留其中一段，假設(shè)保留了de段，求取de段的共軛曲線e’ f’，其中e點(diǎn)對(duì)應(yīng)的嚙合點(diǎn)為e’，d點(diǎn)對(duì)應(yīng)的嚙合點(diǎn)為f’，通過(guò)旋轉(zhuǎn)平移將e’ f與de段相連； 5)在點(diǎn)嚙合外擺線上取與節(jié)圓的交點(diǎn)，并求取該交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的點(diǎn)嚙合擺線。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種雙螺桿真空泵轉(zhuǎn)子型線及其設(shè)計(jì)方法，通過(guò)本設(shè)計(jì)所產(chǎn)生的雙螺桿真空泵齒形由點(diǎn)嚙合擺線、點(diǎn)嚙合外擺線、圓弧—圓弧包絡(luò)線、類阿基米德螺線及其共軛包絡(luò)線組成，在普通的梯形齒基礎(chǔ)上，通過(guò)此軸向梯形的上下底位置界定類阿基米德螺線及其共軛包絡(luò)線的范圍和擺線范圍，通過(guò)與圓弧的一階導(dǎo)數(shù)連續(xù)確定類阿基米德螺線，并添加類阿基米德螺線的共軛包絡(luò)線，最后用封閉的嚙合線確定點(diǎn)嚙合擺線以及點(diǎn)嚙合外擺線方程，從而完成型線設(shè)計(jì)，本發(fā)明的雙螺桿真空泵齒型的型線完全滿足嚙合定理，有封閉的嚙合線和連續(xù)的接觸線，透孔面積小，容積效率高。所設(shè)計(jì)的兩螺桿轉(zhuǎn)子型線相同，從而可以較好地降低轉(zhuǎn)子加工成本。
文檔編號(hào)F04C29/00GK102979731SQ201210513439
公開日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2012年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月3日
發(fā)明者郭蓓, 張健, 耿茂飛, 牛瑞 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)