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螺杆真空泵单头等螺距内凹转子型线研究

2019-10-14 07:44
        基于螺杆啮合原理,通过数学推导,得到单头等螺距梯形内凹型线的完整型线方程,包括齿面方程、端面截形以及轴向截形。给出了面积利用系数公式以及理论抽速公式,讨论了型线中各参数对螺杆真空泵的性能的影响。最后运用Solidworks软件建模,通过模拟啮合,验证了型线方程的正确性—拥有完整的啮合线,且啮合运转过程中不会发生齿面干涉。
       螺杆真空泵的核心部件是一对相互啮合的螺杆转子,转子型线的优劣直接影响到泵的整体性能、运行的稳定可靠以及制造成本。早期的螺杆真空泵型线多源自双螺杆压缩机,如多头双边对称圆弧型线[3],具有抽速大,结构紧凑的特点,但极限真空度低,转子设计加工难度偏大,逐渐被单头型线所取代。单头型线按照截面形状分为单头矩形截面型线和单头梯形截面型线,其中梯形截面型线在转子齿根强度以及面积利用系数方面具有明显的优势。单头等螺距梯形内凹型线是目前国内外厂商最为常用的一种型线,其综合性能优秀,密封性能良好,面积利用系数大,且解决了转子的齿面干涉问题,故为广泛采用[4]。螺杆转子副啮合是一种复杂的空间啮合,为补偿转子的加工安装误差以及运转过程中的受力受热变形,两转子实际型线之间需预留一定的间隙值。为保证螺杆真空泵的气密性,转子之间啮合间隙均匀且保持一定值非常重要。而转子的实际型线是在理论型线的基础上沿啮合点法线方向各减去预留间隙的一半而得到的。因此,必须保证转子的理论型线共轭,即在转动过程中的任意时刻任意与端面平行的截面上两转子至少有一点啮合。故可以从螺杆转子的端面型线出发,研究螺杆转子型线。
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