一种双螺杆真空泵转子型线

摘要

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。

权利要求

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：其中，r为几何参数，应满足r

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：

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：上述直角坐标系下的参数方程在极坐标下表示为如下参数形式：

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)；θ1、θ2按下式求取：cd段、c’d’段参数取为r＝r节圆，范围ρ(θ)∈(r节圆，r齿顶圆)；θ1、θ2按下式求取：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)；θ1、θ2按下式求取：其中 按如下方式取得：

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。

说明书

一种双螺杆真空泵转子型线

技术领域

[0001] 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

[0002] 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。

[0003] 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

[0004] 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。

[0005] 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

[0006] 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。

[0007] 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：

[0008]

[0009] 其中，r为几何参数应满足r

[0010] ab段、a’b’段参数取为ρ1＝r节圆，ρ2＝r齿顶圆；

[0011] 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：

[0012]

[0013] 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：

[0014]

[0015] 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)；

[0016] cd段、c’d’段参数取为r＝r节圆，范围ρ(θ)∈(r节圆，r齿顶圆)；

[0017] 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)；

[0018] 其中 按如下方式取得：

[0019] 其中

[0020] 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。

[0021] 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。

[0022] 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。

[0023] 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

[0024] 图1原始转子型线示意图；

[0025] 图2本发明转子型线示意图；

[0026] 图3本发明转子型线啮合示意图；

[0027] 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

[0028] 下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。

[0029] 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。

[0030] 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)：

[0031] 1、由极限真空度与抽气速率优选r齿顶圆与r齿根圆

[0032] 2、节圆、齿顶圆、齿根圆为同心圆， 确定节圆位置。

[0033] 3、渐开线在极坐标系下的参数方程为：

[0034]

[0035] 其中，r作为优选选取r＝r齿根圆；

[0036] ab段参数取为ρ1＝r节圆，ρ2＝r齿顶圆，

[0037] de段参数取为ρ1＝ρ交点，ρ2＝r节圆，其中 按如下方式取得：

[0038] 其中

[0039] 由此确定ab、de渐开线段。

[0040] 4、摆线在直角坐标系下的参数方程为：

[0041]

[0042] ag段参数取为r＝r齿顶圆范围ρ(θ)∈(r齿根圆，r节圆)

[0043] cd段参数取为r＝r节圆范围ρ(θ)∈(r节圆，r齿顶圆)

[0044] ef段参数取为r＝r齿顶圆范围ρ(θ)∈(r齿根圆，ρ交点),

[0045] 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。

[0046] 齿顶圆弧段与齿根圆弧段所对应的转角相等。

[0047] 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。

[0048] 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。