单头可变螺距转子轮廓，用于螺杆真空泵
* 来源: * 作者: * 发表时间: 2020-01-15 1:17:23 * 浏览: 42
一种适用于无油螺杆真空泵的新型单头变螺距螺杆转子线，其端部轮廓依次由齿根圆，摆线，齿顶圆和渐开线组成，其主要特征线是：在端面轮廓线在轴向展开的螺旋螺距膨胀过程中，转子的螺旋导程从排气端到吸力端逐渐增大，同时，渐开线的圆弧半径转子逐渐减小，使转子齿保持轮廓的齿尖宽度不变，因此可以增加吸入侧的吸入量，并减少排出侧的气体回流泄漏，从而提高抽速以及泵的最高真空度。文中给出了渐开线出现圆半径的极坐标方程，轴向膨胀方程和计算方程，可供设计人员参考。无油螺杆泵具有抽速范围广，结构简单紧凑，泵腔部件无摩擦，寿命长，能耗低，无油污等特点。它们已广泛用于许多工业领域，例如半导体，医学，食品，化学。螺杆转子是螺杆真空泵的关键抽出部分。它直接决定了泵的工作性能和使用寿命。其制造成本约占螺杆泵总成本的一半。螺杆转子的轮廓设计是螺杆泵设计中的关键技术。油无油螺杆真空泵中的螺杆转子具有两种结构：恒定螺距和可变螺距。其中，单头变螺距螺杆转子由于采用内部预压缩排气方式，与定螺距螺杆转子相比具有显着的节能和降噪优势，因此在机油设计者中越来越受欢迎。免费的螺杆真空泵和用户的青睐。许多技术人员已经对各种结构形式的单头变螺距螺杆转子轮廓进行了设计或深入研究。然而，现有的可变螺距螺杆转子通常具有以下特征：齿顶的宽度在吸入端大而在排出端小，从而影响泵的性能。针对这一问题，本文提出并推荐了一种齿顶宽度近似相等的单头变螺距螺杆转子轮廓，可供相关设计者参考。提出的问题尽管现有的单头可变螺距螺旋转子轮廓的结构是多种多样的，但其共同的结构特征是随着螺旋转子的导程（螺距）从吸力端到排气端逐渐变化，逐渐变小，转子齿形的齿顶宽度（和相应的齿根宽度）相应地逐渐变窄。这种结构特征将直接导致螺杆泵的不良泵送性能。因为转子齿顶表面与泵体内表面之间的间隙是转子排气期间z *气体回流的主要泄漏通道，所以转子齿廓的齿顶宽度是等效的到泄漏通道的深度。宽度越宽，泄漏通道越深，阻塞级间泄漏的能力越强，相邻两级之间的气体回流就越小。现有的单头可变螺距螺杆转子轮廓的齿尖宽度从吸力端到排气端逐渐变窄，并且阻塞级间泄漏的能力越来越弱。螺杆真空泵工作时，离排气端越近，气体压力和各级之间的压差就越大。当压力差变大时，齿顶宽度变小的这种结构将直接导致排气端附近的气体回流增加，这显然是不合理的情况。相反，在泵的吸入端附近，气体压力和级之间的压力差相对较小，并且此处的齿顶宽度变得非常大，这显然是不必要的。同时，过大的齿顶宽度会导致入口吸气量（以容积利用率为特征）泵的ctor）太小，降低了其实际吸入率。简而言之，以前的变螺距转子的结构特性直接导致以下不合理的情况：在转子的吸入端，齿顶宽度不必要地增加，这降低了泵的容积利用率，在气最后，各级之间的气压差非常大，并且齿形的齿顶宽度变小，这导致气体回流增加。这将直接导致螺杆真空泵的极限真空降低和泵速降低。端面轮廓的组成针对上述问题，本文介绍了一种单头变螺距螺旋转子轮廓，该轮廓可以使齿廓的齿顶宽度保持恒定（当然，齿根宽度也将保持不变）不变）。可变螺距的螺杆转子，当螺旋线从排气端到吸力端逐渐增加（P1lt，P2lt，P3lt，P4）时，齿尖宽度始终保持不变（B1 = B2 = B3 = B4），仅螺旋齿表面占据的轴向长度在增加（L1lt，L2lt，L3lt，L4）。转子本文介绍的这种转子轮廓具有相对通用的端轮廓。它由依次连接的4条曲线段组成，分别是齿根圆1，摆线2，齿顶圆3和渐开线4。端面轮廓在轴向方向上呈螺旋形扩展，形成一个头部可变螺距螺杆转子。由曲线的四个部分产生的螺杆转子的齿廓表面分别是齿根表面5，凹齿表面6，齿顶表面7和螺旋齿表面8。摆线针2可以采用具有自啮合特性的各种形式的过渡段曲线，并且所产生的过渡齿表面也相应地变化。尽管该端面轮廓似乎是实际生产中广泛使用的轮廓，并且z *是常见的轮廓，但是它可以达到使螺杆转子保持齿顶宽度不变的效果。实现该目的的方法是，随着端部轮廓的可变节距的扩大，轮廓中渐开线4的基圆的半径也改变，从而齿根圆，渐开线和齿的三个曲线分别设定齿顶圆。占用的角度范围ang，aoc = theta，C，ang，coe，ang，eog = theta，E也相应地变化，这可以确保在这种情况下，转子的螺旋导程（螺距）与螺旋展度成比例地变化角度转子齿面的顶部宽度大致保持不变。设计示例z *给出了一个设计示例。具有以下结构参数的无油变螺距等距齿顶螺杆转子：齿根半径为r = 36mm，齿尖半径为R = 96mm，节圆直径为e = R + r = 132mm，转子的初始引线P1 = 48mm，转子在吸力端面P2的末端引线= 192mm，转子工作区域的总长度L = 540mm，可变螺距系数λ= 1 /（6pi，）被计算出，螺旋圈数为4.5圈。右旋螺杆转子的下齿顶宽度设计为B（tau，）= 20mm。根据上述公式，计算出渐开线基圆半径a（tau，）和螺旋膨胀角tau，以及轴向坐标z。之间的关系。转子的螺旋节距从吸力端到排气端逐渐增加，并与螺旋展开角成正比，但齿尖的宽度始终保持B = 20mm，轴向长度L被螺旋齿表面占据对于与右转子配对使用的左转子，每个部分的渐开线基本圆半径a（tau，）必须与右转子的相同，因此其轴向齿顶宽度不能保持恒定。同时，给出与左转子侧朝向排气端的螺旋膨胀角tau相对应的上齿顶宽度B'（tau，）的值。可以发现，该值从吸气端到排气端逐渐增加。这是普通变螺距螺杆转子的相反趋势，有利于改善泵送螺杆泵性能好，整体变化不大，并保持了齿尖宽度相等的特性。另外，常规变距左旋螺杆转子的上齿顶宽度BPrime（tau）和右旋螺杆转子的下齿顶宽度B（tau）在半径为渐开线基本圆的最大直径恒定等于24mm），可以看出，该值在吸力侧较大而在排气侧较小。结论本文提出了一种适用于无油螺杆真空泵的新型单头变螺距等齿顶宽螺杆转子轮廓，并给出了端面和轴向可变螺距的所有轮廓方程。该轮廓的主要特征是，随着端部轮廓的可变螺距扩展，转子的螺旋线逐渐增加，螺旋齿面的轴向长度逐渐增加，但是齿顶面的宽度始终恒定。与先前的各种单头可变螺距螺杆转子相比，该轮廓转子在吸入端具有相对较小的齿顶宽度，在末端轮廓具有较大的体积利用率，从而形成较大的级间吸入量。在相同的结构参数下，它具有较大的理论抽速。相反，异形转子在排气端具有较大的齿顶宽度，具有较强的级间泄漏阻挡能力，可以使气体级间泄漏回流减少，有利于提高极限真空度。程度和真空泵的实际有效抽速。另外，排气侧的容积利用率变小，这将增加泵的吸气和排气压缩比。本文给出的设计方程只是转子的理论方程，必须有必要的啮合间隙在实际设计中考虑。另外，这种转子的动平衡设计和制造工艺设计还需要进一步研究。
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