用于螺桿真空泵的圓弧型線螺桿轉(zhuǎn)子的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于螺桿真空泵的圓弧型線螺桿轉(zhuǎn)子，由共軛傳動的陽螺桿轉(zhuǎn)子和陰螺桿轉(zhuǎn)子組成，陽螺桿轉(zhuǎn)子、陰螺桿轉(zhuǎn)子的型線分別由依次首尾光滑相連的外圓弧共軛線、內(nèi)凹圓弧線、齒根圓包絡(luò)線、點(diǎn)嚙合擺線、齒頂圓包絡(luò)線構(gòu)成，圓弧型線螺桿進(jìn)氣端直徑大于排氣端直徑。本發(fā)明螺桿轉(zhuǎn)子的齒頂圓包絡(luò)線比齒根圓包絡(luò)線長，有利于螺桿轉(zhuǎn)子加工，提高了工藝性。本發(fā)明的陰陽轉(zhuǎn)子外形預(yù)留轉(zhuǎn)子工作過程中的熱形變量，進(jìn)氣端大，排氣端小，形成合理的裝配間隙，利用轉(zhuǎn)子形狀補(bǔ)償排氣端較大熱形變量，解決轉(zhuǎn)子排氣端熱膨脹量對螺桿真空泵裝配間隙的影響。
【專利說明】
用于螺桿真空泵的圓弧型線螺桿轉(zhuǎn)子
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及螺桿轉(zhuǎn)子領(lǐng)域，具體是一種用于螺桿真空栗的圓弧型線螺桿轉(zhuǎn)子。
【背景技術(shù)】
[0002] 螺桿真空栗具有結(jié)構(gòu)緊湊、壽命長，無油污染的等優(yōu)點(diǎn)，廣泛運(yùn)用于半導(dǎo)體、液晶 顯示器等工業(yè)領(lǐng)域。螺桿轉(zhuǎn)子是螺桿真空栗最關(guān)鍵的部件，直接決定栗的各方面性能，包括 封閉容積、接觸線長度、嚙合情況、泄漏三角形等。螺桿真空栗的螺桿轉(zhuǎn)子由型線與導(dǎo)程兩 個參數(shù)共同決定，導(dǎo)程根據(jù)工藝、抽速等因素可以確定，并不是轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)的關(guān)鍵要素，轉(zhuǎn)子 設(shè)計(jì)關(guān)鍵要素是型線方程，也是等螺距螺桿真空栗的設(shè)計(jì)核心。一個好的型線應(yīng)具備接觸 線連續(xù)，嚙合平穩(wěn)，消除泄漏三角形等特點(diǎn)。
[0003]螺桿轉(zhuǎn)子型線作為商業(yè)機(jī)密，國外文獻(xiàn)中報道不多?，F(xiàn)有的型線主要為擺線嚙合 形式型線、漸開線形式型線、阿基米德螺旋線形式型線。每種形式的螺桿真空栗轉(zhuǎn)子型線均 存在著其獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)與其不足之處，尚待解決。
[0004] 由于陰轉(zhuǎn)子和陽轉(zhuǎn)子端面型線方程復(fù)雜，轉(zhuǎn)子制造工藝繁瑣，因此螺桿轉(zhuǎn)子加工 工時很長，制造成本約占整機(jī)總成本的一半。
[0005] 螺桿真空栗工作過程中存在返流的原因是栗腔內(nèi)陰陽轉(zhuǎn)子之間是非接觸的，陰陽 轉(zhuǎn)子之間留有裝配間隙，工作過程中栗腔內(nèi)進(jìn)氣口與排氣口存在較大壓差，氣體會通過這 些間隙流回真空室，產(chǎn)生返流，這些返流進(jìn)而制約栗的抽氣速率和極限真空度。陰陽轉(zhuǎn)子之 間的裝配間隙取決于工作狀態(tài)下轉(zhuǎn)子徑向熱形變量。工作狀態(tài)下轉(zhuǎn)子各處徑向熱形變量存 在較大差異，裝配徑向熱形變量大位置需要預(yù)留較大裝配間隙。一般抽速為150L/S螺桿真 空栗徑向裝配間隙為〇.4_。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了降低螺桿真空栗的制造成本、縮短生產(chǎn)周期，提高螺桿真空栗的抽氣性能，本 發(fā)明提供一種具備一定良好的幾何特性、便于加工、加工工時短的用于螺桿真空栗的圓弧 型線螺桿轉(zhuǎn)子。
[0007] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：
[0008] 用于螺桿真空栗的圓弧型線螺桿轉(zhuǎn)子，其特征在于：由共輒傳動的陽螺桿轉(zhuǎn)子和 陰螺桿轉(zhuǎn)子組成，所述陽螺桿轉(zhuǎn)子和陰螺桿轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)相同且旋向相反，陽螺桿轉(zhuǎn)子、陰螺桿 轉(zhuǎn)子的型線分別由依次首尾光滑相連的外圓弧共輒線、內(nèi)凹圓弧線、齒根圓包絡(luò)線、點(diǎn)嚙合 擺線、齒頂圓包絡(luò)線構(gòu)成，圓弧型線螺桿轉(zhuǎn)子內(nèi)部中心，圓弧型線螺桿轉(zhuǎn)子中心軸線一端為 進(jìn)氣端、另一端為排氣端，且進(jìn)氣端直徑大于排氣端直徑。
[0009] 所述的用于螺桿真空栗的圓弧型線螺桿轉(zhuǎn)子，其特征在于:設(shè)外圓弧共輒線為ab 段，內(nèi)凹圓弧線為be段，齒根圓包絡(luò)線為cd段，點(diǎn)嚙合擺線為de段，齒頂圓包絡(luò)線為ea段； [0010] 1)所述外圓弧共輒線的軸截面直角坐標(biāo)系參數(shù)方程為：
[0011]
[0012] ab段方程式中R為齒頂圓半徑，R0為齒根圓半徑，T為螺距長度，t表示坐標(biāo)參數(shù)。節(jié) 圓半徑為(R+R〇)/2，
[0013]
[0014] 2)內(nèi)凹圓弧線的軸截面直角坐標(biāo)系參數(shù)方程為：
[0015]
[0016] be段方程式中R為齒頂圓直徑，R0為齒根圓直徑，T為螺距長度，t表示坐標(biāo)參數(shù)；
[0017] 3)齒根圓包絡(luò)線的軸截面包絡(luò)線形成：
[0018]
[0019] cd段方程式中T為螺距長度，R0為齒根圓直徑，t表示坐標(biāo)參數(shù)；
[0020] 4)點(diǎn)嚙合擺線包絡(luò)線的軸截面的形成：
[0021]
[0022] de段方程式中方程中R為齒頂圓直徑，R0為齒根圓直徑，T為螺距長度，t表示坐標(biāo) 參數(shù)；
[0023] 5)齒頂圓包絡(luò)線的軸截面形成：
[0024]
[0025] ea段方程式中R為齒頂圓直徑，T為螺距長度，t表示坐標(biāo)參數(shù)。
[0026]所述的用于螺桿真空栗的圓弧型線螺桿轉(zhuǎn)子，其特征在于:所述圓弧型線螺桿轉(zhuǎn) 子考慮到熱形變量，利用轉(zhuǎn)子形狀補(bǔ)償工作過程中產(chǎn)生的熱形變量。
[0027]本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)為：
[0028] 1.本發(fā)明螺桿轉(zhuǎn)子的齒頂圓包絡(luò)線比齒根圓包絡(luò)線長，有利于螺桿轉(zhuǎn)子加工，提 高了工藝性。
[0029] 2.由于工作過程中轉(zhuǎn)子排氣端熱形變量大，進(jìn)氣端熱形變量小，本發(fā)明的陰陽轉(zhuǎn) 子外形預(yù)留轉(zhuǎn)子工作過程中的熱形變量，進(jìn)氣端大，排氣端小，形成合理的裝配間隙，利用 轉(zhuǎn)子形狀補(bǔ)償排氣端較大熱形變量，解決轉(zhuǎn)子排氣端熱膨脹量對螺桿真空栗裝配間隙的影 響，使得栗在工作過程中返流量降低，即提高了螺桿真空栗抽氣性能。
【附圖說明】
[0030] 圖1為本發(fā)明示意圖。
[0031] 圖2為螺桿轉(zhuǎn)子型線示意圖。
[0032] 圖3為陰轉(zhuǎn)子和陽轉(zhuǎn)子嚙合傳動示意圖。
[0033]圖4為本發(fā)明中實(shí)施例轉(zhuǎn)子工作狀態(tài)下徑向熱形變量云圖。
[0034]圖5為螺桿轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035] 參見圖1所示，用于螺桿真空栗的圓弧型線螺桿轉(zhuǎn)子由共輒傳動的陽螺桿轉(zhuǎn)子和 陰螺桿轉(zhuǎn)子組成，陽螺桿轉(zhuǎn)子和陰螺桿轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)相同且旋向相反，
[0036] 陽、陰螺桿轉(zhuǎn)子的型線分別由外圓弧共輒線1、內(nèi)凹圓弧線2、齒根圓包絡(luò)線3、點(diǎn)嚙 合擺線4和齒頂圓包絡(luò)線5首尾光滑相連組成，參見圖2,外圓弧共輒線1為ab段，內(nèi)凹圓弧線 2為be段，齒根圓包絡(luò)線3為cd段，點(diǎn)嚙合擺線4為de段，齒頂圓包絡(luò)線5為ea段。參見圖5,共 輒傳動的螺桿轉(zhuǎn)子的進(jìn)氣端直徑大于排氣端直徑。
[0037] 圓弧型線螺桿轉(zhuǎn)子螺桿轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)參數(shù)如下：抽速150L/S，齒頂圓半徑R = 90mm; 齒根圓半徑R〇 = 30mm;節(jié)圓半徑為(R+R。)/2 = 60mm;導(dǎo)程數(shù)為4;導(dǎo)程長度T為100mm;螺桿轉(zhuǎn) 子的工作區(qū)總長度L = 400m，利用徑向熱形變量分析結(jié)果確定η取-〇. 〇 1mm比較合適，見圖4。
[0038] 外圓弧共輒線1的軸截面直角坐標(biāo)系參數(shù)方程為：
[0039]
[0040] 外圓弧共輒線1方程中t表示坐標(biāo)參數(shù)
[0041 ]內(nèi)凹圓弧線2的軸截面直角坐標(biāo)系參數(shù)方稈為：
[0042]
[0043] be段方程式中t表示坐標(biāo)參數(shù)。
[0044] 齒根圓包絡(luò)線3的軸截面包絡(luò)線形成：
[0045]
[0046] cd段方程式中
t表示坐標(biāo)參數(shù)。
[0047] 點(diǎn)嚙合擺線包絡(luò)線4的軸截面的形成：
[0048]
[0049] de段方程式中t表示坐標(biāo)參數(shù)。
[0050] 齒頂圓包絡(luò)線5的軸截面形成：
[0051]
[0052] ea段方程式中t表示坐標(biāo)參數(shù)。
[0053]參見圖4,實(shí)例轉(zhuǎn)子的最大徑向熱形變量為0.25mm，由此通過公式推導(dǎo)出優(yōu)化后的 轉(zhuǎn)子排氣端齒頂圓半徑為89.75mm，進(jìn)氣端齒頂圓半徑為90mm，即排氣端裝配間隙為0.4_ 狀態(tài)下，進(jìn)氣端裝配間隙為0 · 15mm，平均間隙為0 · 275mm，比優(yōu)化前減小了0 · 125mm，表征了 栗在工作過程中的返流量降低，提高了栗的抽氣性能。
[0054] 參見圖3,陽螺桿轉(zhuǎn)子的外圓弧共輒線1和陰螺桿轉(zhuǎn)子的內(nèi)凹圓弧2嚙合，陽螺桿轉(zhuǎn) 子的齒根圓包絡(luò)線3和陰螺桿轉(zhuǎn)子的齒頂圓包絡(luò)線5嚙合，陽螺桿轉(zhuǎn)子的點(diǎn)嚙合擺線4和陰 螺桿轉(zhuǎn)子的點(diǎn)e嗤合。
[0055]本發(fā)明螺桿轉(zhuǎn)子的be段采用內(nèi)凹圓弧線，不僅加工簡單，而且使得轉(zhuǎn)子曲線連續(xù) 光滑，陽螺桿轉(zhuǎn)子和陰螺桿轉(zhuǎn)子完全符合嚙合定理，且陽螺桿轉(zhuǎn)子的端面型線和陰螺桿轉(zhuǎn) 子的端面型線完全相同，實(shí)現(xiàn)了同齒形陽螺桿轉(zhuǎn)子和陰螺桿轉(zhuǎn)子共輒。
[0056]端面型線掃掠出的轉(zhuǎn)子嚙合曲線，可以確定進(jìn)、排氣口間距，必須螺桿長度設(shè)計(jì)至 少大于兩個螺距。
[0057]陽螺桿轉(zhuǎn)子和陰螺桿轉(zhuǎn)子之間的中心距取齒頂圓半徑與齒根圓半徑之和，同時為 兩倍節(jié)圓大小，即兩轉(zhuǎn)子節(jié)圓相當(dāng)于做純滾動。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 用于螺桿真空栗的圓弧型線螺桿轉(zhuǎn)子，其特征在于：由共輒傳動的陽螺桿轉(zhuǎn)子和陰 螺桿轉(zhuǎn)子組成，所述陽螺桿轉(zhuǎn)子和陰螺桿轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)相同且旋向相反，陽螺桿轉(zhuǎn)子、陰螺桿轉(zhuǎn) 子的型線分別由依次首尾光滑相連的外圓弧共輒線、內(nèi)凹圓弧線、齒根圓包絡(luò)線、點(diǎn)嚙合擺 線、齒頂圓包絡(luò)線構(gòu)成，圓弧型線螺桿轉(zhuǎn)子內(nèi)部中心，圓弧型線螺桿轉(zhuǎn)子中心軸線一端為進(jìn) 氣端、另一端為排氣端，且進(jìn)氣端直徑大于排氣端直徑。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于螺桿真空栗的圓弧型線螺桿轉(zhuǎn)子，其特征在于:設(shè)外圓弧 共輒線為ab段，內(nèi)凹圓弧線為be段，齒根圓包絡(luò)線為cd段，點(diǎn)嚙合擺線為de段，齒頂圓包絡(luò) 線為ea段； 1) 所述外圓弧共輒線的軸截面直角坐標(biāo)系參數(shù)方程為：ab段方程式中R為齒頂圓半徑，R0為齒根圓半徑，T為螺距長度，t表示坐標(biāo)參數(shù)。節(jié)圓半 徑為(R+Ro)/2， ' *I 2) 內(nèi)凹圓弧線的軸截面直角坐標(biāo)系參數(shù)方程為：be段方程式中R為齒頂圓直徑，R0為齒根圓直徑，T為螺距長度，t表示坐標(biāo)參數(shù)； 3) 齒根圓包絡(luò)線的軸截面包絡(luò)線形成：cd段方程式中T為螺距長度，R0為齒根圓直徑，t表示坐標(biāo)參數(shù)； 4) 點(diǎn)嚙合擺線包絡(luò)線的軸截面的形成：de段方程式中方程中R為齒頂圓直徑，R0為齒根圓直徑，T為螺距長度，t表示坐標(biāo)參數(shù)； 5) 齒頂圓包絡(luò)線的軸截面形成：ea段方程式中R為齒頂圓直徑，T為螺距長度，t表示坐標(biāo)參數(shù)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于螺桿真空栗的圓弧型線螺桿轉(zhuǎn)子，其特征在于:所述圓弧 型線螺桿轉(zhuǎn)子考慮到熱形變量，利用轉(zhuǎn)子形狀補(bǔ)償工作過程中產(chǎn)生的熱形變量。
【文檔編號】F04C18/16GK105952645SQ201610214330
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年4月8日
【發(fā)明人】張東慶, 王慶生, 陳宗武, 崔寓淏, 王國棟, 郭金光, 鄭志, 陳長琦
【申請人】山東伯仲真空設(shè)備股份有限公司, 合肥工業(yè)大學(xué)