一種雙螺桿真空泵轉(zhuǎn)子接觸線及動平衡特性研究

 對一種雙螺桿真空泵普遍使用的，由長幅外擺線和漸開線組成的端面型線轉(zhuǎn)子進(jìn)行了研究，推導(dǎo)出轉(zhuǎn)子接觸線方程的一般求法，同時給出利用MATLAB表現(xiàn)空間接觸線的新式方法；分析各段接觸線的組成，給出了所生成接觸線的形狀、長度的計算以及一個齒間容積內(nèi)不同轉(zhuǎn)角位置時接觸線的長度變化規(guī)律。其次，根據(jù)簡化轉(zhuǎn)子力學(xué)模型研究了轉(zhuǎn)子的動平衡特性,提出了兩種動平衡設(shè)計方案。亞洲流體網(wǎng)為其它雙螺桿泵轉(zhuǎn)子的接觸線和動平衡特性研究提供了理論依據(jù)及參考方法。本文由上海宏東泵業(yè)制造有限公司轉(zhuǎn)載發(fā)布。上海宏東泵業(yè)專業(yè)生產(chǎn)耐干磨管道離心泵,不銹鋼磁力泵,氣動隔膜泵,氟塑料泵等；歡迎訪問官網(wǎng)查詢具體產(chǎn)品信息。 

近年來，干式螺桿真空泵以其結(jié)構(gòu)簡單緊湊、能耗低、壽命長、抽氣腔元件無摩擦、無油污染等優(yōu)越性能，而逐漸成為市場需求量很大的真空獲得設(shè)備。干式螺桿真空泵研發(fā)的最關(guān)鍵技術(shù)之一，就是螺桿轉(zhuǎn)子及其型線研究。轉(zhuǎn)子螺旋齒面實質(zhì)上也就是這些閉合曲線沿螺旋線掃描而形成的螺旋面，伴隨著轉(zhuǎn)子型線設(shè)計的不同，也就有了各種類型的螺桿泵。對于螺桿泵轉(zhuǎn)子型線的要求，主要是要在齒間容積之間有優(yōu)越的密封性能，因為這些齒間容積是實現(xiàn)氣體壓縮和排氣的工作腔。在雙螺桿泵的各種泄漏損失中，亞洲流體網(wǎng)小編認(rèn)為通過接觸線的泄漏損失占了所有泄漏損失的絕大部分。

同時螺桿轉(zhuǎn)子嚙合時，接觸線的形狀和長度在很大程度上決定了螺桿真空泵的抽氣性能，所以在轉(zhuǎn)子型線設(shè)計中，除了設(shè)計轉(zhuǎn)子型線的各構(gòu)成曲線外，還要準(zhǔn)確的計算轉(zhuǎn)子型線的空間瞬時接觸線。目前，國內(nèi)外學(xué)者在設(shè)計轉(zhuǎn)子型線時，多偏向于設(shè)計轉(zhuǎn)子型線的構(gòu)成，而對接觸線的計算則很少，未給予足夠的重視。本文對一種常用的由長幅外擺線、漸開線及兩段圓弧組成的端面型線，計算了轉(zhuǎn)子的接觸線；其結(jié)論和方法適用于其它任何類型螺桿泵接觸線的計算，具有普遍的參考價值。

其次，作為螺桿轉(zhuǎn)子設(shè)計的技術(shù)訣竅之一，轉(zhuǎn)子動平衡的設(shè)計方法一直缺少公開發(fā)表的相關(guān)文獻(xiàn)。針對目前螺桿真空泵中常用的單頭等螺距螺桿轉(zhuǎn)子，根據(jù)簡化轉(zhuǎn)子力學(xué)模型研究了轉(zhuǎn)子的動平衡特性，給出了其能達(dá)到完全動平衡的處理方案。

一、轉(zhuǎn)子模型及空間坐標(biāo)系建立

設(shè)定轉(zhuǎn)子端面型線及螺桿轉(zhuǎn)子參數(shù)：齒頂圓Rt=90mm，齒根圓Rr=30mm，漸開線基圓r=Rr，節(jié)圓(嚙合圓)r1=60mm，螺桿轉(zhuǎn)子導(dǎo)程p=95mm，轉(zhuǎn)子取4.5個導(dǎo)程長。

轉(zhuǎn)子端面型線及其三維模型如圖1所示；其中漸開線cd是由標(biāo)準(zhǔn)漸開線GE，通過旋轉(zhuǎn)其與節(jié)圓交點F至嚙合點H處得到；為保證接觸線連續(xù)在cd間加入了與另一轉(zhuǎn)子d點同一位置相嚙合的長幅外擺線cc1。

二、結(jié)論

研究了一種雙螺桿真空泵轉(zhuǎn)子的接觸線及動平衡的特性，其結(jié)論和方法適用于其它任何類型螺桿轉(zhuǎn)子的計算，具有普遍的參考價值，具體研究成果有：

(1)推導(dǎo)出可應(yīng)用于實際計算的接觸線方程，其它線型也可用這種一般方法來推導(dǎo)其轉(zhuǎn)子的接觸線方程。

 (2)利用MATLAB實現(xiàn)空間螺旋面相交的方法，求取相近點，描述出了螺桿轉(zhuǎn)子的接觸線，此方法直觀便捷，且不易出錯。

 (3)設(shè)計了一種生成接觸線形狀和計算接觸線長度的方法，此方法雖然是近似求解，但只要取的點數(shù)足夠多，就可達(dá)到很高的精度，滿足實際需要。

 (4)通過簡化轉(zhuǎn)子的受力模型，分析求解轉(zhuǎn)子等效在兩端面上的質(zhì)徑積，簡單求解就能得出螺旋轉(zhuǎn)子的兩種動平衡方案。