一種雙螺桿真空泵轉(zhuǎn)子接觸線(xiàn)及動(dòng)平衡特性研究

 對(duì)一種雙螺桿真空泵普遍使用的，由長(zhǎng)幅外擺線(xiàn)和漸開(kāi)線(xiàn)組成的端面型線(xiàn)轉(zhuǎn)子進(jìn)行了研究，推導(dǎo)出轉(zhuǎn)子接觸線(xiàn)方程的一般求法，同時(shí)給出利用MATLAB表現(xiàn)空間接觸線(xiàn)的新式方法；分析各段接觸線(xiàn)的組成，給出了所生成接觸線(xiàn)的形狀、長(zhǎng)度的計(jì)算以及一個(gè)齒間容積內(nèi)不同轉(zhuǎn)角位置時(shí)接觸線(xiàn)的長(zhǎng)度變化規(guī)律。其次，根據(jù)簡(jiǎn)化轉(zhuǎn)子力學(xué)模型研究了轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡特性,提出了兩種動(dòng)平衡設(shè)計(jì)方案。亞洲流體網(wǎng)為其它雙螺桿泵轉(zhuǎn)子的接觸線(xiàn)和動(dòng)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?yáng)|泵業(yè)制造有限公司轉(zhuǎn)載發(fā)布。上海宏?yáng)|泵業(yè)專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)耐干磨管道離心泵,不銹鋼磁力泵,氣動(dòng)隔膜泵,氟塑料泵等；歡迎訪(fǎng)問(wèn)官網(wǎng)查詢(xún)具體產(chǎn)品信息。 

近年來(lái)，干式螺桿真空泵以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、能耗低、壽命長(zhǎng)、抽氣腔元件無(wú)摩擦、無(wú)油污染等優(yōu)越性能，而逐漸成為市場(chǎng)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(xiàn)研究。轉(zhuǎn)子螺旋齒面實(shí)質(zhì)上也就是這些閉合曲線(xiàn)沿螺旋線(xiàn)掃描而形成的螺旋面，伴隨著轉(zhuǎn)子型線(xiàn)設(shè)計(jì)的不同，也就有了各種類(lèi)型的螺桿泵。對(duì)于螺桿泵轉(zhuǎn)子型線(xiàn)的要求，主要是要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(guò)接觸線(xiàn)的泄漏損失占了所有泄漏損失的絕大部分。

同時(shí)螺桿轉(zhuǎn)子嚙合時(shí)，接觸線(xiàn)的形狀和長(zhǎng)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(xiàn)設(shè)計(jì)中，除了設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)子型線(xiàn)的各構(gòu)成曲線(xiàn)外，還要準(zhǔn)確的計(jì)算轉(zhuǎn)子型線(xiàn)的空間瞬時(shí)接觸線(xiàn)。目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者在設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)子型線(xiàn)時(shí)，多偏向于設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)子型線(xiàn)的構(gòu)成，而對(duì)接觸線(xiàn)的計(jì)算則很少，未給予足夠的重視。本文對(duì)一種常用的由長(zhǎng)幅外擺線(xiàn)、漸開(kāi)線(xiàn)及兩段圓弧組成的端面型線(xiàn)，計(jì)算了轉(zhuǎn)子的接觸線(xiàn)；其結(jié)論和方法適用于其它任何類(lèi)型螺桿泵接觸線(xiàn)的計(jì)算，具有普遍的參考價(jià)值。

其次，作為螺桿轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)的技術(shù)訣竅之一，轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡的設(shè)計(jì)方法一直缺少公開(kāi)發(fā)表的相關(guān)文獻(xiàn)。針對(duì)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(jiǎn)化轉(zhuǎn)子力學(xué)模型研究了轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡特性，給出了其能達(dá)到完全動(dòng)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(xiàn)及螺桿轉(zhuǎn)子參數(shù)：齒頂圓Rt=90mm，齒根圓Rr=30mm，漸開(kāi)線(xiàn)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(gè)導(dǎo)程長(zhǎng)。

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

二、結(jié)論

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

(1)推導(dǎo)出可應(yīng)用于實(shí)際計(jì)算的接觸線(xiàn)方程，其它線(xiàn)型也可用這種一般方法來(lái)推導(dǎo)其轉(zhuǎn)子的接觸線(xiàn)方程。

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

 (3)設(shè)計(jì)了一種生成接觸線(xiàn)形狀和計(jì)算接觸線(xiàn)長(zhǎng)度的方法，此方法雖然是近似求解，但只要取的點(diǎn)數(shù)足夠多，就可達(dá)到很高的精度，滿(mǎn)足實(shí)際需要。

 (4)通過(guò)簡(jiǎn)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(jiǎn)單求解就能得出螺旋轉(zhuǎn)子的兩種動(dòng)平衡方案。