CN107829931A - 一种双螺杆真空泵转子型线 - Google Patents

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Abstract

一种双螺杆真空泵转子型线，其中一个转子包括首尾依次相连的第一渐开线ab、齿顶圆弧段bc、点啮合摆线cd、第二渐开线de、第一点啮合外摆线ef、齿根圆弧段fg以及第二点啮合外摆线ga，另一个转子具有相同的结构。其中a点位于节圆上，在转动过程中，a点与摆线段c’d’啮合，渐开线ab与渐开线d’e’相啮合，b点与外摆线段e’f’相啮合，齿顶圆弧段bc与齿底圆弧段f’g’相啮合，c点与外摆线段g’a’相啮合，摆线段cd与a’点相啮合，渐开线de与渐开线a’b’相啮合，外摆线段ef与b’点相啮合，齿底圆弧段fg与齿顶圆弧段b’c’相啮合，外摆线段ga与型线c’点相啮合。本发明两转子结构相同，加工成本低。

Description

一种双螺杆真空泵转子型线
技术领域
本发明属于机械工程设计领域，具体涉及一种双螺杆真空泵转子型线。
背景技术
干式双螺杆真空泵是一种容积式无油真空泵，多用于获得干燥、低污染的高真空环境，在现代工业中有着广泛的应用。它继承了螺杆机械寿命长，强制吸排气，无易损件，运转可靠，振动小，噪音低，工作平稳，无喘振现象等诸多优点，成为真空泵领域的研究热点。
双螺杆真空泵中的核心部件为两个转子，转子端面型线的选取直接影响着转子的结构，从而影响着真空泵的加工方式与运行性能。传统的真空泵型线为了便于加工，两个转子往往选取相同的型线，但是由于两转子在运行过程中的旋转方向相反，由此形成的两转子将是旋向不同的两个不同的转子，两转子需要分别加工制造，增加了加工成本。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术中的问题，提供一种双螺杆真空泵转子型线，能够使两个转子的结构完全相同，从而降低真空泵的制造成本。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：其中一个转子包括首尾依次相连的第一渐开线ab、齿顶圆弧段bc、点啮合摆线cd、第二渐开线de、第一点啮合外摆线ef、齿根圆弧段fg以及第二点啮合外摆线ga，型线a点位于节圆上，齿顶圆弧段bc位于齿顶圆上，齿根圆弧段fg位于齿根圆上，所述的节圆、齿顶圆、齿根圆为同心圆，且满足
另一个转子具有相同的结构，包括首尾依次相连的第一渐开线a’b’、齿顶圆弧段b’c’、点啮合摆线c’d’、第二渐开线d’e’、第一点啮合外摆线e’f’、齿根圆弧段f’g’以及第二点啮合外摆线g’a’；在转动啮合过程中，型线a点与点啮合摆线c’d’啮合，第一渐开线ab与第二渐开线d’e’相啮合，型线b点与第一点啮合外摆线e’f’相啮合，齿顶圆弧段bc与齿根圆弧段f’g’相啮合，型线c点与第二点啮合外摆线g’a’相啮合，点啮合摆线cd与型线a’点相啮合，第二渐开线de与第一渐开线a’b’，第一点啮合外摆线ef与型线b’点相啮合，齿根圆弧段fg与齿顶圆弧段b’c’相啮合，第二点啮合外摆线ga与型线c’点相啮合。
所述第一渐开线ab、第一渐开线a’b’、第二渐开线de、第二渐开线d’e’在极坐标系下的参数方程为：
其中，r为几何参数应满足r<r节圆；
ab段、a’b’段参数取为ρ1＝r节圆，ρ2＝r齿顶圆；
de段、d’e’段参数取为ρ1＝ρ交点，ρ2＝r节圆，其中按如下方式取得：
所述的点啮合摆线cd、第一点啮合外摆线ef、第二点啮合外摆线ga、点啮合摆线c’d’、第一点啮合外摆线e’f’、第二点啮合外摆线g’a’在直角坐标系下的参数方程为：
ga段、g’a’段的参数取为r＝r齿顶圆，范围ρ(θ)∈(r齿根圆，r节圆)；
cd段、c’d’段参数取为r＝r节圆，范围ρ(θ)∈(r节圆，r齿顶圆)；
ef段、e’f’段参数取为r＝r齿顶圆，范围ρ(θ)∈(r齿根圆，ρ交点)；
其中按如下方式取得：
其中
所述的齿顶圆弧段bc与齿根圆弧段fg所对应的转角相等，齿顶圆弧段b’c’与齿根圆弧段f’g’所对应的转角相等。
所述的齿顶圆与齿根圆的半径根据极限真空度与抽气速率来确定。
所述的齿顶圆与齿根圆的圆弧转角式中的θ非圆曲线为曲线转角总和。
与现有技术相比，本发明通过首尾依次相连的第一渐开线、齿顶圆弧段、点啮合摆线、第二渐开线、第一点啮合外摆线、齿根圆弧段以及第二点啮合外摆线，实现了该型线处处连续，每个转角下，都存在一至多个啮合点，确保了真空泵的密封性能。本发明采用原始单头双螺杆真空泵型线为原形即能够进行改造，在原始型线中，两圆弧连接线a曲线与另一转子a曲线啮合，b曲线与b曲线相啮合，为了保证两转子端面型线的相似性，两转子型线必须完全相同，从而阴阳转子结构出现旋向相反的情况，本发明型线通过a曲线与b曲线相啮合，从而实现型线的对称性，确保了阴阳转子结构的一致性。双螺杆真空泵采用此型线能够使阴阳转子结构完全相同，提高了加工速率，避免了阴阳转子不匹配的现象，减少了加工成本，相比其他常规泵型，有易损件少，结构紧凑，抽气速率高，无喘振，振动噪音小等优点。
附图说明
图1原始转子型线示意图；
图2本发明转子型线示意图；
图3本发明转子型线啮合示意图；
图4本发明转子型线啮合运行示意图：(a)～(h)为不同运行状态下的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。
参见图1，本发明采用原始单头双螺杆真空泵型线为原形即能够进行改造，在原始型线中，两圆弧连接线a曲线与另一转子a曲线啮合，b曲线与b曲线相啮合，为了保证两转子端面型线的相似性，两转子型线必须完全相同，从而阴阳转子结构出现旋向相反的情况，本发明型线通过a曲线与b曲线相啮合，从而实现型线的对称性，确保了阴阳转子结构的一致性。
参见图2-3及图4(a)-图4(h)，本发明双螺杆真空泵转子型线由首尾依次连接的第一渐开线、齿顶圆弧段、点啮合摆线、第二渐开线、第一点啮合外摆线、齿根圆弧段以及第二点啮合外摆线组成。型线a点位于节圆上，转动啮合过程中，型线a点与点啮合摆线c’d’啮合，第一渐开线ab与第二渐开线d’e’相啮合，型线b点与第一点啮合外摆线e’f’相啮合，齿顶圆弧段bc与齿根圆弧段f’g’相啮合，型线c点与第二点啮合外摆线g’a’相啮合，点啮合摆线cd与型线a’点相啮合，第二渐开线de与第一渐开线a’b’想啮合，第一点啮合外摆线ef与型线b’点相啮合，齿底圆弧段fg与齿顶圆弧段b’c’相啮合，第二点啮合外摆线ga与型线c’点相啮合。该型线处处连续，具体设计步骤如下(以其中一个转子为例)：
1、由极限真空度与抽气速率优选r齿顶圆与r齿根圆
2、节圆、齿顶圆、齿根圆为同心圆，确定节圆位置。
3、渐开线在极坐标系下的参数方程为：
其中，r作为优选选取r＝r齿根圆；
ab段参数取为ρ1＝r节圆，ρ2＝r齿顶圆，
de段参数取为ρ1＝ρ交点，ρ2＝r节圆，其中按如下方式取得：
其中
由此确定ab、de渐开线段。
4、摆线在直角坐标系下的参数方程为：
ag段参数取为r＝r齿顶圆范围ρ(θ)∈(r齿根圆，r节圆)
cd段参数取为r＝r节圆范围ρ(θ)∈(r节圆，r齿顶圆)
ef段参数取为r＝r齿顶圆范围ρ(θ)∈(r齿根圆，ρ交点),
其中ρ交点与步骤3所述ρ交点为同一参数，由此确定ag、cd、ef摆线段。
齿顶圆弧段与齿根圆弧段所对应的转角相等。
由步骤1-4所确定的曲线转角总和为θ非圆曲线，求出每段圆弧转角由此确定齿顶圆弧段、齿根圆弧段。
本发明能够使双螺杆真空泵两个转子的型线既满足啮合定律，又完全对称，从而使得双螺杆真空泵两个转子的结构完全相同，降低了转子的加工成本。

Claims (6)

1.一种双螺杆真空泵转子型线，其特征在于：其中一个转子包括首尾依次相连的第一渐开线ab、齿顶圆弧段bc、点啮合摆线cd、第二渐开线de、第一点啮合外摆线ef、齿根圆弧段fg以及第二点啮合外摆线ga，型线a点位于节圆上，齿顶圆弧段bc位于齿顶圆上，齿根圆弧段fg位于齿根圆上，所述的节圆、齿顶圆、齿根圆为同心圆，且满足
另一个转子具有相同的结构，包括首尾依次相连的第一渐开线a’b’、齿顶圆弧段b’c’、点啮合摆线c’d’、第二渐开线d’e’、第一点啮合外摆线e’f’、齿根圆弧段f’g’以及第二点啮合外摆线g’a’；在转动啮合过程中，型线a点与点啮合摆线c’d’啮合，第一渐开线ab与第二渐开线d’e’相啮合，型线b点与第一点啮合外摆线e’f’相啮合，齿顶圆弧段bc与齿根圆弧段f’g’相啮合，型线c点与第二点啮合外摆线g’a’相啮合，点啮合摆线cd与型线a’点相啮合，第二渐开线de与第一渐开线a’b’，第一点啮合外摆线ef与型线b’点相啮合，齿根圆弧段fg与齿顶圆弧段b’c’相啮合，第二点啮合外摆线ga与型线c’点相啮合。
2.根据权利要求1所述的双螺杆真空泵转子型线，其特征在于：所述第一渐开线ab、第一渐开线a’b’、第二渐开线de、第二渐开线d’e’在极坐标系下的参数方程为：
<mrow> <mtable> <mtr> <mtd> <mfenced open = "{" close = ""> <mtable> <mtr> <mtd> <mrow> <mi>&amp;rho;</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mi>r</mi> <mrow> <mi>c</mi> <mi>o</mi> <mi>s</mi> <mi>&amp;alpha;</mi> </mrow> </mfrac> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <mi>&amp;theta;</mi> <mo>=</mo> <mi>tan</mi> <mi>&amp;alpha;</mi> <mo>-</mo> <mi>&amp;alpha;</mi> </mrow> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced> </mtd> <mtd> <mrow> <mi>&amp;rho;</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>&amp;alpha;</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>&amp;Element;</mo> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>&amp;rho;</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>,</mo> <msub> <mi>&amp;rho;</mi> <mn>2</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mtd> </mtr> </mtable> <mo>;</mo> </mrow>
其中，r为几何参数，应满足r＜r节圆；
ab段、a’b’段参数取为ρ1＝r节圆，ρ2＝r齿顶圆；
de段、d’e’段参数取为ρ1＝ρ交点，ρ2＝r节圆，其中按如下方式取得：
其中
3.根据权利要求1所述的双螺杆真空泵转子型线，其特征在于，所述的点啮合摆线cd、第一点啮合外摆线ef、第二点啮合外摆线ga、点啮合摆线c’d’、第一点啮合外摆线e’f’、第二点啮合外摆线g’a’在直角坐标系下的参数方程为：
ga段、g’a’段的参数取为r＝r齿顶圆，范围ρ(θ)∈(r齿根圆，r节圆)；
cd段、c’d’段参数取为r＝r节圆，范围ρ(θ)∈(r节圆，r齿顶圆)；
ef段、e’f’段参数取为r＝r齿顶圆，范围ρ(θ)∈(r齿根圆，ρ交点)；
其中按如下方式取得：
其中
4.根据权利要求1所述的双螺杆真空泵转子型线，其特征在于：所述的齿顶圆弧段bc与齿根圆弧段fg所对应的转角相等，齿顶圆弧段b’c’与齿根圆弧段f’g’所对应的转角相等。
5.根据权利要求1所述的双螺杆真空泵转子型线，其特征在于：所述的齿顶圆与齿根圆的半径根据极限真空度与抽气速率来确定。
6.根据权利要求1所述的双螺杆真空泵转子型线，其特征在于：所述的齿顶圆与齿根圆的圆弧转角式中的θ非圆曲线为曲线转角总和。
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