一種雙螺桿真空泵轉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子進行了研究，推導出轉子接觸線方程的一般求法，同時給出利用MATLAB表現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不同轉角位置時接觸線的長度變化規律。其次，根據簡化轉子力學模型研究了轉子的動平衡特性,提出了兩種動平衡設計方案。亞洲流體網為其它雙螺桿泵轉子的接觸線和動平衡特性研究提供了理論依據及參考方法。本文由上海宏東泵業制造有限公司轉載發布。上海宏東泵業專業生產耐干磨管道離心泵,不銹鋼磁力泵,氣動隔膜泵,氟塑料泵等；歡迎訪問官網查詢具體產品信息。 

近年來，干式螺桿真空泵以其結構簡單緊湊、能耗低、壽命長、抽氣腔元件無摩擦、無油污染等優越性能，而逐漸成為市場需求量很大的真空獲得設備。干式螺桿真空泵研發的最關鍵技術之一，就是螺桿轉子及其型線研究。轉子螺旋齒面實質上也就是這些閉合曲線沿螺旋線掃描而形成的螺旋面，伴隨著轉子型線設計的不同，也就有了各種類型的螺桿泵。對于螺桿泵轉子型線的要求，主要是要在齒間容積之間有優越的密封性能，因為這些齒間容積是實現氣體壓縮和排氣的工作腔。在雙螺桿泵的各種泄漏損失中，亞洲流體網小編認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，所以在轉子型線設計中，除了設計轉子型線的各構成曲線外，還要準確的計算轉子型線的空間瞬時接觸線。目前，國內外學者在設計轉子型線時，多偏向于設計轉子型線的構成，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，計算了轉子的接觸線；其結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，作為螺桿轉子設計的技術訣竅之一，轉子動平衡的設計方法一直缺少公開發表的相關文獻。針對目前螺桿真空泵中常用的單頭等螺距螺桿轉子，根據簡化轉子力學模型研究了轉子的動平衡特性，給出了其能達到完全動平衡的處理方案。

一、轉子模型及空間坐標系建立

設定轉子端面型線及螺桿轉子參數：齒頂圓Rt=90mm，齒根圓Rr=30mm，漸開線基圓r=Rr，節圓(嚙合圓)r1=60mm，螺桿轉子導程p=95mm，轉子取4.5個導程長。

轉子端面型線及其三維模型如圖1所示；其中漸開線cd是由標準漸開線GE，通過旋轉其與節圓交點F至嚙合點H處得到；為保證接觸線連續在cd間加入了與另一轉子d點同一位置相嚙合的長幅外擺線cc1。

二、結論

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

(1)推導出可應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其轉子的接觸線方程。

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

 (3)設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，但只要取的點數足夠多，就可達到很高的精度，滿足實際需要。

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