LZG-30單頭螺桿型干式真空泵的建模與仿真【畢業(yè)論文+CAD圖紙全套】

買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 I 摘 要 本文的研究對(duì)象 ,螺桿型干式真空泵 ,吸入腔沒有任何工作液 ,保證了空間用泵無 污染 ;沒有油蒸汽排放 ,保證清潔的外部環(huán)境。由于轉(zhuǎn)子齒面之間 有間隙 ,因而可以抽除含有灰塵或腐蝕性的 有毒氣體。 本課題 主要集中在以下 幾個(gè) 方面 :基本原理的干式螺桿真空泵 ,陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子 螺桿型線的研究 ,螺旋型面線 是 單邊等螺距型 線 ,演繹數(shù)學(xué) 的計(jì)算 ,建立幾何模型面型線方程推導(dǎo) ,然后螺旋齒面方程推導(dǎo)。幾何特征研究等。 設(shè)計(jì)完成后 應(yīng)用 件做運(yùn)動(dòng)仿真 對(duì)真空泵轉(zhuǎn)子做三維建模 ,并且模擬轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)展示其工作過程 . 關(guān)鍵詞 :干式螺桿真空泵 轉(zhuǎn)子 型線 三維建模 運(yùn)動(dòng)仿真 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 he of no is No of to in it be in to or on of of of is is is to do to D of of 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 錄 緒 論 . 1 1 螺桿型干式真空泵的概述 . 2 題背景及研究意義 . 2 桿真空泵在國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀與發(fā) 展方向 . 4 文 包括的主要內(nèi)容 . 5 文的組織結(jié)構(gòu) . 6 2 螺桿干式真空泵轉(zhuǎn)子型線的研究 . 7 見轉(zhuǎn)子型線比較 . 7 頭等螺距矩形螺紋轉(zhuǎn)子型線 . 8 子型線要素 . 8 子型線設(shè)計(jì)原則 . 9 子螺旋齒面方程 . 10 3 螺桿干式真 空泵工作原理 . 12 氣過程 . 12 縮過程 . 12 氣過程 . 13 4 螺桿干式真空泵設(shè)計(jì)計(jì)算 . 14 桿基本尺寸 . 14 氣量 . 16 論排氣量 . 16 際排氣量 . 17 排氣孔口 . 18 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 軸向進(jìn)氣口 . 18 向排氣口 . 19 限真空度、功率及冷卻水量 . 19 的強(qiáng)度計(jì)算 . 20 步齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 . 20 輪尺寸計(jì)算 . 21 輪強(qiáng)度校核 . 21 5 單頭螺桿干式真空泵的應(yīng)用 . 22 用范圍 . 22 氣原理與結(jié)構(gòu) . 22 6 三維建模與運(yùn)動(dòng)仿真 . 23 紹 . 23 子三維建模 . 24 子運(yùn)動(dòng)仿真 . 26 結(jié) 論 . 27 參考文獻(xiàn) . 28 致 謝 . 29 買文檔就送您 紙全套 ， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 1 緒 論 1905 年德國(guó)人沃爾夫崗 旋片泵，從此各種以油為工作液、潤(rùn)滑劑、密封液的真空泵如雨后春筍般迅速普及，統(tǒng)治了真空設(shè)備市場(chǎng)近百年。從真空工業(yè)的視角來看，如果說 20 世紀(jì)是有油真空泵的世紀(jì)，那么 21 世紀(jì)將是干式真空泵的世紀(jì)。因?yàn)椋鞣N形式的有油真空泵在工作過程中不可避免的隨同排出的氣體一起排出了大量的油污，這些油污能夠嚴(yán)重的污染環(huán)境。隨著利學(xué)技術(shù)的發(fā)展，要求提供比較清潔真空環(huán)境的真空工藝越來越多，甚至近于達(dá)到苛刻的要求，如微電子、化學(xué)、冶金、醫(yī)療、核聚變領(lǐng)域以及宇航、新材料的開發(fā)等技術(shù)領(lǐng)域 統(tǒng)的有油泵很難滿 足這些要求，無油泵的概念便自然而然的在此基礎(chǔ)上提出。有些工業(yè)過程，如低壓氣相沉積，會(huì)產(chǎn)生一些微小顆粒，這些顆粒在工作液中難以排除，它們可以使泵油污染，同樣也會(huì)影響泵的抽氣系統(tǒng)性能及使用壽命。而有些工業(yè)過程在運(yùn)轉(zhuǎn)中可能會(huì)使工作液冷凝成粘狀物質(zhì)，這樣可能使泵卡住，甚至導(dǎo)致運(yùn)轉(zhuǎn)失效。又如對(duì)于食品工業(yè)為代表的一些特殊行業(yè)，這種污染更是非常不可取的。對(duì)于這些少數(shù)有著特殊需要的工業(yè)來說，就只能采用無油污的無油泵或水環(huán)式泵類 (濕式泵 )，但這類泵的真空度不高，耗水耗能嚴(yán)重，而且相應(yīng)的工作時(shí)帶有大量的水汽，因此對(duì)于有干式要求 的，又不得不采用繁瑣的物理、化學(xué)吸附，冷凝低溫手段，從而使成本變得極其昂貴。如 :膜式泵，真空度不高，抽速小 ;吸附泵，不僅抽速小，液氮的費(fèi)用也很大。所以可以這樣說，在當(dāng)時(shí)能直接排入大氣和高真空機(jī)紹相連接的泵類各有其缺憾，因此導(dǎo)致了干式泵不適宜大工業(yè)的應(yīng)用。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 2 1 螺桿型干式真空泵的概述 題背景及研究意義 干式螺桿真空泵是干式泵家族中的一員。所謂干式真空泵，一般認(rèn)為是能在大氣壓到 10在泵的抽氣流道中，不能使用任何油類和液體，排氣口與大氣相通，能直接連續(xù)向大氣中排氣的泵 ，也稱無油真空泵。 干式真空泵在抽氣流道內(nèi)無任何液態(tài)工作介質(zhì)或密封介質(zhì)，從根本上解決了油封式真空泵引發(fā)的各種問題?？偟膩碚f是兩種不同的需求推動(dòng)開發(fā)出兩種類型的干泵 1 。 一類是以半導(dǎo)體行業(yè)為代表，要求真空泵向被抽空間內(nèi)的返流為零，以保護(hù)工件免受污染。對(duì)半導(dǎo)體行業(yè)中應(yīng)用的真空系統(tǒng)的要求大體分為三個(gè)等級(jí)。清潔條件下的抽氣，只抽干空氣或含少許水蒸汽的空氣；中等條件下的抽氣，抽除工藝過程的反應(yīng)氣體，但無固體顆粒物；惡劣條件下的抽氣，抽除化學(xué)反應(yīng)物（有毒甚至致癌 ）及固體顆粒物。 另一類是以石化行業(yè)為代表，要求真空泵能大量抽除可凝性氣體，或腐蝕性氣體，或有毒氣體，或含有微塵的氣體。傳統(tǒng)油封真空泵在石化領(lǐng)域所面對(duì)的難題人們往往通過選用水蒸汽噴射泵、水噴射泵、水環(huán)泵、水環(huán) 往往系統(tǒng)過于龐大，噪聲也很大，同時(shí)工作過程中會(huì)產(chǎn)生很多的廢水和其他的排放物，處理排出廢物的投資也很昂貴。 干泵的種類很多，目前已開發(fā)出來的有羅茨泵、爪型泵、禍旋泵、往復(fù)活塞泵、螺旋泵等 幾種典型的干泵性能的比較 . 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 3 表 種典型的干泵性能的比較 泵型 一般級(jí)數(shù) 單級(jí)壓縮比 極限壓力 （ 備注 大氣端 真空端 羅茨泵 3 6 2 5 30 發(fā)熱，需冷卻 爪形 3 4 25 50 工、裝配有難度 活塞型 4 15 25 15 20 抽帶顆粒的氣體 渦旋型 1 2 20 200 隙小、難裝調(diào) 螺旋型 1 2 20 30 100 隙小、轉(zhuǎn)速高 旋片型 2 15 20 10 15 抽帶顆粒的氣體 螺桿型 2 15 20 60 工比較困難 渦輪型 多級(jí)串聯(lián) 20 3000 速高 螺桿式干式真空泵特點(diǎn)如下 : 可靠性高。螺桿式干式真空泵零部件少，沒有易損件，因此它運(yùn)轉(zhuǎn)可靠，壽命長(zhǎng)。 操作維護(hù)方便。 動(dòng)力平衡性好。螺桿式干式真空泵沒有不平衡的慣性力，機(jī)器可平穩(wěn)地高速運(yùn)行。 適應(yīng)性強(qiáng)。螺桿式干式真空泵具有強(qiáng)制輸氣的特點(diǎn)，在寬廣的壓力范圍內(nèi)能保持較高的抽速，排氣量幾乎不受排氣壓力的影響 . 多相混輸。由于螺桿式干式真空泵轉(zhuǎn)子齒面間留有微小間隙，因而可抽除腐蝕性、有毒、含有粉塵、可凝性蒸汽等多種氣體。 盡管螺桿型干式真空泵具有這么多的優(yōu)點(diǎn)，然而，由于目前國(guó)內(nèi)一些公司 正在使用的螺桿型干式真空泵均是從國(guó)外進(jìn)口，價(jià)格非常昂貴，每臺(tái)螺桿泵價(jià)格要三、四十萬(wàn)元人民幣，所以螺桿型真空泵在我國(guó)的使用并不廣泛。造成這一現(xiàn)象的主要原因是由于螺桿泵轉(zhuǎn)子型線較復(fù)雜，加工難度大，需用特制的刀具在專用機(jī)床上進(jìn)行加工。另外，對(duì)螺桿型干式真空泵泵體的加工精度也有較高的要求，而國(guó)內(nèi)的加工水平目前還難以達(dá)到這個(gè)水平。 螺桿 干式真空泵廣泛應(yīng)用于電子、核能、化工、醫(yī)藥、食品工業(yè)等領(lǐng)域。在半導(dǎo)體工業(yè)中用于生產(chǎn)芯片、制造液晶顯示器、蝕刻、生產(chǎn) 核工業(yè)中用于核反應(yīng)堆及核工業(yè)真空獲得化工上 用于真空蒸餾及溶劑萃取高效回收溶劑，在脂肪酸生產(chǎn)中用來消除水污染，清除噴射器中的阻塞物 ;醫(yī)藥工業(yè)中用于回收藥液及藥物中間體，為人造器官生產(chǎn)提供清潔無菌條件，回買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 4 收氣體消毒劑 ;食品工業(yè)中用于香料、香精濃縮，食品包裝等。應(yīng)用范圍 廣泛 。 桿真空泵在國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀與發(fā)展方向 自從第一臺(tái)工業(yè)上可運(yùn)行的干式泵 1984 年在日本運(yùn)行以來，許多無油真空泵如雨后養(yǎng)筍般迅速發(fā)展起來，其中以日本、美國(guó)、法國(guó)、德國(guó)最為先進(jìn)。美國(guó)里奧 )公司生產(chǎn)的 列產(chǎn)品，其真空度可以達(dá)到 a，這是目前報(bào)道的單級(jí)干式真空泵中真空度最高的產(chǎn)品之一。而德國(guó) 司在1997 年研制成功的 世界上第一臺(tái)直正意義上的干式真空泵，它能滿足流程工業(yè)中最苛刻的要求，該產(chǎn)品榮獲德國(guó)“ 1998 年年度技術(shù)革新獎(jiǎng)”。以上兩種真空泵均于沿轉(zhuǎn)子長(zhǎng)度上填充聚四氟乙烯用作泵的密封以保持良好的密封性能，它們同時(shí)也是無油真空泵的典型產(chǎn)品 3 。 雖然干式真空泵的種類越來越多，但是通常的機(jī)械真空泵如爪式泵，其抽速難以做大， 而且制造難度也大，成本高 ;另外還有利用多葉級(jí)數(shù)進(jìn)行串連的羅茨泵，其缺點(diǎn)與爪式泵相仿。在此種背景下誕生的干式螺桿真空泵則具有了其前輩真空泵類所不具各的很多優(yōu)點(diǎn)，而這些優(yōu)點(diǎn)則保證了干式螺桿真空泵的先進(jìn)性及在應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)。 國(guó)外關(guān)于螺桿真空泵性能的研究有許多內(nèi)容。英國(guó) 限公司根據(jù)螺桿式壓縮機(jī)原理設(shè)計(jì)出一種雙螺桿干式真空泵，采用了許多新技術(shù)，并已形成批量生產(chǎn) ,該公司已成為世界低壓與真空技術(shù)中的領(lǐng)軍人物之一。美國(guó) 空設(shè)備有限公司手 2002 年推出一款用于氣體處理的新型 式螺 桿真空泵，該 螺桿泵采用可變嚙合設(shè)計(jì)，比其他類 真空泵耗能減少約 30%。普旭是全球最有影響力的真空設(shè)備制造商之一，為客戶提供了數(shù)量眾多的真空泵及真空系統(tǒng)。普旭 無油螺桿真空泵系列于 2003 年通過了應(yīng)用材料公司美國(guó)實(shí)驗(yàn)室測(cè)試。應(yīng)用材料公司在美國(guó)實(shí)驗(yàn)室將普旭 無油螺桿真空泵系列與其設(shè)備安裝在一起進(jìn)行測(cè)試，經(jīng)過一年檢測(cè)，結(jié)果證明普旭真空泵系列與其設(shè)備結(jié)合測(cè)試的效果最好。之后普旭又于 2004 年推出了表面經(jīng)特別強(qiáng)化的螺桿真空泵系列，可以抵抗日前己知的絕人多數(shù)活潑氣休的腐蝕。另外還有其他一些文獻(xiàn)對(duì)螺桿真空泵的性能等方面進(jìn)行了較多的研究。 在國(guó)內(nèi)，有關(guān)干式螺桿真空泵的研究文獻(xiàn)很少。只有上海博匯真空設(shè)備有限公司的周寶洪研制了一種干式真空泵，并申請(qǐng)了專利，但是并未見有成品報(bào)道。目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于雙螺桿干式真空泵轉(zhuǎn)子型線設(shè)計(jì)方面的報(bào)道很少，主要內(nèi)容集中于對(duì)螺桿真空泵性能的預(yù)測(cè)與配套裝置、材料、加工方法和設(shè)備、螺桿泵的配件、密封條件等等內(nèi)容的改進(jìn)。目前由于各國(guó)多對(duì)自己的螺桿泵技術(shù)進(jìn)行保密和競(jìng)買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 5 爭(zhēng)，而我國(guó)在螺桿泵的設(shè)計(jì)方面仍然有很多具體的細(xì)節(jié)和技術(shù)難題還沒有解決，在螺桿泵的設(shè)計(jì)方面沒有達(dá)到世界一流 水平。在具體的螺桿泵的加工制造上，局限于我國(guó)的生產(chǎn)設(shè)備和加工條件，我國(guó)生產(chǎn)的螺桿泵自動(dòng)化程度不高，精度也不高，在一些高檔的螺桿泵上仍不能獨(dú)立制造。因此中高檔的真空泵仍然主要依賴于進(jìn)口。 對(duì)于所有類型的真空泵，人們都希望能夠?qū)F(xiàn)有的真空泵的物理尺寸盡量減小。但是這一點(diǎn)與真空泵的抽氣速率相矛盾。因?yàn)檎婵毡玫某闅馑俾逝c真空泵的容積成正比，物理尺寸小意味著容積也小。當(dāng)然還有一個(gè)影響真空泵抽氣速率的因素，那就是轉(zhuǎn)速。為了使小尺寸的真空泵與大尺寸的真空泵的抽氣速率相匹配，就需要提高其轉(zhuǎn)速。而想要提高真空泵的轉(zhuǎn)速可以采用 變頻器來改變電源的頻率或者改變齒輪箱的傳動(dòng)比。前者可以提供一個(gè)閉環(huán)控制，但是在大負(fù)載的情況下容易引起扭矩的損失。而改變齒輪箱的傳動(dòng)比是比較經(jīng)濟(jì)的一種方法，但是它只能提供不可控的單一轉(zhuǎn)速。國(guó)外目前開發(fā)較多的是高轉(zhuǎn)速的真空泵系列。 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，真空技術(shù)越來越廣泛的應(yīng)用在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域之中。真空技術(shù)的應(yīng)用，必須以性能優(yōu)良的真空泵為前提。隨著高新技術(shù)尤其是業(yè)的飛速發(fā)展，給真空行業(yè)也拓展了更為寬闊的發(fā)展空間。同時(shí)對(duì)清潔的 、環(huán)保的 、 無油的真空獲得設(shè)備需求越來越大，無油真空泵的市場(chǎng)前景也越來越好。國(guó)外無 油螺桿泵以被廣泛應(yīng)用，國(guó)內(nèi)還處于研制階段，因此國(guó)內(nèi)無油螺桿真空泵具有廣泛的發(fā)展?jié)摿褪袌?chǎng)。 總體來說，通過本 論文 我們可以對(duì)螺桿型真空泵的設(shè)計(jì)、發(fā)展趨勢(shì)以及各種相關(guān)的基本原則做出更詳細(xì)的分析和判斷。 文 題包括的主要內(nèi)容 a 確定 單頭螺桿轉(zhuǎn)子 參數(shù)，計(jì)算 轉(zhuǎn)子 尺寸，計(jì)算 轉(zhuǎn)子 在工作循環(huán)中各階段的壓力、流量和功率使用值。 b 擬定 整體裝配 圖。 c 根據(jù)上述問題提出多種可能的設(shè)計(jì)方案，對(duì)各方案進(jìn)行評(píng)價(jià)優(yōu)選獲得最佳設(shè)計(jì)方案。結(jié)合設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行相關(guān)分析、計(jì)算，包括關(guān)鍵零件或結(jié)構(gòu)的計(jì)算、校核，確定主要零部件的結(jié)構(gòu) ；繪制出裝配圖，根據(jù)裝配圖，拆畫主要零件的零件圖。 d. 繪制陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子三維圖，進(jìn)行轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)仿真 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 6 文的組織結(jié)構(gòu) 本論文的組織結(jié)構(gòu)如下： 第一章：介紹關(guān)于 單頭螺桿干式真空泵 的開發(fā)背景、開發(fā)意義以及課題包括的主要內(nèi)容。 第二章： 單頭螺桿干式真空泵轉(zhuǎn)子型線的研究 第三章： 單頭螺桿干式真空泵的工作原理 第四章： 螺桿干式真空泵設(shè)計(jì)計(jì)算 第五章： 真空泵的應(yīng)用 。 第六章： 總結(jié) 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 7 2 螺桿干式真空泵轉(zhuǎn)子型線的研究 見轉(zhuǎn)子型線比較 目前干式螺桿真空泵的主要生產(chǎn)廠家 多采用單頭等螺距型線，其他還有多頭雙邊對(duì)稱圓弧型線、單頭變螺距梯形螺紋型線、單頭等螺距梯形螺紋型線和等螺距凹齒型線。 （ a）單頭等螺距矩形螺紋轉(zhuǎn)子 （ b）單頭等螺距梯形螺紋轉(zhuǎn)子 （ c）單頭變螺距梯形螺紋轉(zhuǎn)子 （ d）單頭等螺距凹面轉(zhuǎn)子 （ e）雙邊對(duì)稱圓弧型線轉(zhuǎn)子 圖 種螺桿轉(zhuǎn)子型線的三維造型買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 8 單頭等螺距矩形螺紋轉(zhuǎn)子型線是最早出現(xiàn)的型線，由于有可能發(fā)生根切，即二級(jí)轉(zhuǎn)子級(jí)間出現(xiàn)干涉現(xiàn)象，所以基本上已經(jīng)不再使用。取而代之的是改進(jìn)型的單頭等螺距梯形螺紋轉(zhuǎn)子，其截面形狀由矩形改為梯形，解決了干涉問題，且加工方便 ，故為很過廠家廣泛采用。單頭變螺距梯形螺紋轉(zhuǎn)子和單頭等螺距凹面轉(zhuǎn)子是近年來出現(xiàn)的新型型線，它是在單頭等螺距梯形螺紋轉(zhuǎn)子的基礎(chǔ)之上改進(jìn)而來的。單頭變螺距梯形螺紋轉(zhuǎn)子其主要特點(diǎn)為螺桿螺距從吸氣端到排氣端按變螺距系數(shù)變化，大導(dǎo)程一端對(duì)應(yīng)于吸氣口。開始時(shí)吸氣量大，在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)過程中運(yùn)動(dòng)的封閉腔體越來越小，氣體被壓縮，具有內(nèi)壓縮作用，即邊輸送邊壓縮，從而能夠降低整體的排氣壓縮功耗，并對(duì)發(fā)生在排氣口的喘振現(xiàn)象有抑制作用，是泵的工作更為平穩(wěn)，能夠降低噪音和排氣振動(dòng)。頭等螺距凹面轉(zhuǎn)子進(jìn)一步采用內(nèi)凹齒面法將嚙合齒面上可能發(fā)生干 涉的部分全部去除，是齒面成為向內(nèi)凹曲的等螺距螺旋線共軛曲面。多頭雙邊對(duì)稱圓弧型線是最近幾年出現(xiàn)的一種新型型線，它是在雙螺桿壓縮機(jī)型線的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的。一般陽(yáng)轉(zhuǎn)子為四頭螺桿，陰螺桿為六頭螺桿。 上述各種型線各有優(yōu)缺點(diǎn)，要根據(jù)設(shè)計(jì)要求、加工制造能力、實(shí)際需求等多方面選擇。從適用性方面來講， 單頭等螺距 型線適用面最廣。由于該型線在一個(gè)導(dǎo)程內(nèi)就可以完成吸氣、壓縮和排氣的全過程并能達(dá)到一定的極限真空，這就能有效地減小泵的體積和質(zhì)量，尤其適于大抽速要求的泵。單頭型線由于要多級(jí)才能達(dá)到一定的極限真空，不可避免要增加泵的體 積，占用更大的空間，所以適用于中、小型泵。多頭螺桿型線的缺點(diǎn)是型線復(fù)雜，加工資用昂貴，需用特制的刀具在專用機(jī)床上加工；而單頭梯形齒型線由于各齒面在軸向剖面內(nèi)的交線都是直線，所以加工時(shí)使用直刃車刀即可，只是變螺距型線要在數(shù)控車床上加工以保證精度。單頭凹齒面型線的加工要比梯形齒型線稍復(fù)雜，但完全能在通用的數(shù)控車床上完成，大批量生產(chǎn)時(shí)可以選用鑄造。另外，多頭螺稈型線和單頭變螺距型線由于在抽氣過程中有內(nèi)壓縮，不適合抽除可凝吐氣體，但減小了排氣口的喘振和噪音，也減小了功率的消耗。 綜合考慮各種型線的有缺點(diǎn)，本文決定選 擇多頭雙邊對(duì)稱圓弧型線 。 頭等螺距矩形螺紋轉(zhuǎn)子 型線 子型線要素 對(duì)于螺桿泵轉(zhuǎn)子型線的要求，主要是在齒間容積之間有優(yōu)越的密封性能，因買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 9 為這些齒間容積是實(shí)現(xiàn)氣體壓縮的工作腔。對(duì)螺桿泵性能有重大影響的轉(zhuǎn)子型線要素有接觸線，泄漏三角形，封閉容積和齒間面積等 . 1 接觸線 螺桿泵的陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子嚙合時(shí)，兩轉(zhuǎn)子齒面相互接觸而形成的空間曲線稱為接觸線 (圖 2. 9)。接觸線一側(cè)的氣體處于壓力較高的壓縮和排氣過程，另一側(cè)的氣體則處于壓力較低的吸氣過程。如果轉(zhuǎn)子齒面間的接觸線不連續(xù)，則處于高壓力區(qū)的氣體 將通過接觸線中斷缺口，向低壓力區(qū)泄露。 2 泄漏三角形 螺桿泵轉(zhuǎn)子型線的頂點(diǎn)，通常不能達(dá)到陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子氣缸孔的交線，在接觸線頂點(diǎn)和機(jī)殼的轉(zhuǎn)子氣缸孔之間，會(huì)形成一個(gè)空間曲邊三角形，稱為泄漏三角形 ( 4)。通過泄漏三角形，氣體將從壓力較高的齒間容積，泄漏至壓力較低的鄰近齒間容積。 3 封閉容積 如果在齒間容積開始擴(kuò)大時(shí)，不能立即開始吸氣過程，就會(huì)產(chǎn)生吸氣封閉容積。由于吸氣封閉容積的存在，使齒間容積在擴(kuò)大的初期，其內(nèi)的氣體壓力低于吸氣口處的氣體壓力。在齒間容積與吸氣口連通時(shí)，其內(nèi)的氣體壓力會(huì)突然升高到吸氣壓 力，然后才進(jìn)行正常的吸氣過程。所以，吸氣封閉容積的存在，影響了齒間容積的正常充氣。值得指出的是吸氣封閉容積存在于非對(duì)稱型線中，而本文所論述的雙邊對(duì)稱圓弧型線沒有吸氣封閉容積。 4 齒間面積 齒間面積是齒間容積在轉(zhuǎn)子端面上的投影。轉(zhuǎn)子型線的齒間面積越大，轉(zhuǎn)子的齒間容積就越大。 子型線設(shè)計(jì)原則 1 轉(zhuǎn)子型線應(yīng)滿足嚙合要求 。螺桿泵中的陰、陽(yáng)轉(zhuǎn)子型線必須是滿足嚙合定律的共扼型線，即不論在任何位置經(jīng)過型線接觸點(diǎn)的公法線必須通過節(jié)點(diǎn)。 2 轉(zhuǎn)子型線應(yīng)形成長(zhǎng)度較短的連續(xù)接觸線 。在實(shí)際機(jī)器中，為保證轉(zhuǎn)子間的相對(duì) 運(yùn)動(dòng)，齒面間總保持有一定間隙。因此，理論上的接觸線就轉(zhuǎn)化成實(shí)際中的間隙帶。為了盡可能減少氣體通過間隙帶的泄漏，要求設(shè)法縮短轉(zhuǎn)子間的接觸線長(zhǎng)度。 3 轉(zhuǎn)子型線應(yīng)形成較小面積的泄漏三角形 。為減少氣體通過泄漏三角形的泄漏，型線設(shè)計(jì)應(yīng)使轉(zhuǎn)子的泄漏三角形面積盡量小。 4 轉(zhuǎn)子型線應(yīng)使封閉容積較小 。 大多數(shù)非對(duì)稱轉(zhuǎn)子型線會(huì)形成嚙合時(shí)的吸氣封買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 10 閉容積，導(dǎo)致泵耗功增加，功率降低，噪音增大。所以，轉(zhuǎn)子型線應(yīng)使吸氣封閉容積盡可能地小。對(duì)稱型線并不存在這一問題。 5 轉(zhuǎn)子型線應(yīng)使齒間面積盡可能大 。較大的齒間面積使泄漏量占的份額相對(duì) 減少，效率得到提高。 另外，從制造、運(yùn)轉(zhuǎn)角度考慮，還要求轉(zhuǎn)子型線便于加工制造，具有良好的嚙合特性，較小的氣體動(dòng)力損失，以及在高溫和受力的情況下，具有小的熱變形和彎曲變形等。值得指出的是，以上有些因素是相互制約的 了減小泄漏三角形，就不可避免地會(huì)使型線具有封閉容積和較長(zhǎng)的接觸線 ;為了減少流動(dòng)氣體損失，使型線流線型化，又會(huì)增大泄漏三角形等。所以要根據(jù)實(shí)際要求，綜合考慮各個(gè)設(shè)計(jì)要素，確定最佳的設(shè)計(jì)方案。 通常滿足上述要求的轉(zhuǎn)子型線由多段曲線首尾相接組成，這些曲線稱為組成齒曲線。常用的組成齒曲線主要有點(diǎn)、直 線、擺線、圓弧、橢圓及拋物線等。 子螺旋齒面方程 圖 子螺旋曲面及其坐標(biāo)系 一般曲面 S 的直角坐標(biāo)參數(shù)方程用下式表達(dá)買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 11 ( , )( , )( , )x x ty y tz z t ，或以矢量式 ( , )r r t 來表達(dá)。 曲面的參數(shù)方程含有兩個(gè)參數(shù) (t, ),要確定該曲面的邊界，就必須知道這兩個(gè)參數(shù) (t, )的變化范圍。 螺桿式干式真空泵的轉(zhuǎn)子齒面是轉(zhuǎn)子端 面型線作螺旋運(yùn)動(dòng)時(shí)形成的螺旋曲面。 如圖 示，轉(zhuǎn)子型線的某一組成齒曲線 c 的參數(shù)方程為 : 0000()()x x ty y t 平面曲線 c 繞轉(zhuǎn)子軸線作螺旋運(yùn)動(dòng)，就形成與此組成齒曲線對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)子螺旋齒面。曲線 c 繞 作螺旋運(yùn)動(dòng)到 c位置時(shí)，軸向前進(jìn)距離是 z，并相對(duì)原始位置轉(zhuǎn)過 角。 c在坐標(biāo)系 00O x y z 的位置，即等于 c 在坐標(biāo)系 置，相應(yīng)的右 旋螺旋面 (陽(yáng)轉(zhuǎn)子齒面 )方程為 00( ) c o s ( ) s i n( ) s i n ( ) c o sx x t y ty x t y （ 式中 2 ， p 是表征螺旋面的陡峭程度，稱為螺旋特性數(shù)。 T 是形成曲線c 繞 z 軸旋轉(zhuǎn)一周 (2 )后軸向前進(jìn)的距離，稱為軸節(jié)距或?qū)С?。還把形成曲線 z 軸旋轉(zhuǎn)到另一個(gè)端面所轉(zhuǎn)過的角度 z 稱為扭轉(zhuǎn)角。假定轉(zhuǎn)子的有效工作段長(zhǎng)度為 L，則 2z ，設(shè)計(jì)時(shí)取 3 0 0 = 3z 同理可得左旋螺旋面 (陰轉(zhuǎn)子齒面 )的方程為 00( ) c o s + ( ) s i n( ) s i n ( ) c o sx x t y ty x t y （ 文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 12 3 螺桿干式真空泵工作原理 與螺桿式壓縮機(jī)類似，螺桿式干式真空泵的工作過程可分為吸氣、壓縮和排氣三個(gè)過程。隨著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)，每對(duì)相互嚙合的齒相繼完成相同的工作循環(huán)，現(xiàn)在以其中一對(duì)齒來說明。 圖 螺距矩形陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子示意圖 氣過程 螺桿真空泵的吸氣過程。陽(yáng)轉(zhuǎn)子逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，陰轉(zhuǎn)子按順時(shí) 針方向旋轉(zhuǎn)。下方轉(zhuǎn)子端面是吸氣端面，上為排氣端面。吸氣過程即將開始的轉(zhuǎn)子位置。在這一刻，這一對(duì)轉(zhuǎn)子前端的型線完全嚙合，且即將與吸氣口連接。隨著轉(zhuǎn)子開始轉(zhuǎn)動(dòng)，由于齒的一端逐漸脫離嚙合形成了齒間容積，這個(gè)齒間容積又僅與吸氣口連通，因此氣體便在壓差作用下流入其中。在隨后的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)過程中，陽(yáng)轉(zhuǎn)子齒的齒槽中脫離出來，齒間容積不斷擴(kuò)大，并與吸氣孔保持連通。吸氣過程結(jié)束時(shí)，其最顯著的特點(diǎn)是齒間容積達(dá)到最大值。隨著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)，所研究的齒間容積不會(huì)再增加。齒間容積在此位置與吸氣孔口斷開，吸氣過程結(jié)束。 縮過程 螺桿 泵的壓縮過程。轉(zhuǎn)子于端面是排氣端面。在這里，陽(yáng)轉(zhuǎn)子沿順時(shí)針方向買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 13 旋轉(zhuǎn)，陰轉(zhuǎn)子沿逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。下方端面為吸氣端面，上方為排氣端面。 螺桿泵壓縮過程即將開始時(shí)的轉(zhuǎn)子位置。此時(shí)氣體被轉(zhuǎn)子齒和機(jī)殼包圍在一個(gè)封閉的空間中，齒間容積由于轉(zhuǎn)子齒的嚙合就要開始減小。 隨著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)，齒間容積由于轉(zhuǎn)子齒的嚙合而不斷減小。被密封在齒間容積的氣體被占據(jù)體積也隨之減小，導(dǎo)致壓力升高，從而實(shí)現(xiàn)氣體的壓縮過程，壓縮過程可一直持續(xù)到齒間容積即將于排氣孔口連通之前。 氣過程 螺桿泵的排氣過程。齒間容積與排氣孔口連通后，即開始排 氣過程。隨著齒間容積的不斷縮小，具有排氣壓力的氣體逐漸通過排氣孔口被排出。這個(gè)過程一直持續(xù)到齒末端的型線完全嚙合，此時(shí)，齒間容積內(nèi)的氣體通過排氣孔口被完全排出，封閉的齒間容積的體積變?yōu)榱恪?從上述工作原理可看出，螺桿型干式真空泵是一種工作容積作用回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的容積式機(jī)械真空泵。氣體的壓縮依靠容積的變化來實(shí)現(xiàn)，而容積的變化又是借助螺桿泵的一對(duì)轉(zhuǎn)子在機(jī)殼內(nèi)做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來達(dá)到的。他的工作容積在周期性擴(kuò)大和縮小的同時(shí)，其空間位置也在變更。買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 14 4 螺桿干式真空泵設(shè)計(jì)計(jì)算 桿基本尺寸 螺桿 真空泵 轉(zhuǎn)子的推薦公稱直徑： 63、 80、 100、 125、 160、 200、 250、 315、400、 500、 630、 800據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，容積流量為 30L/S。初選螺桿的公稱直徑 0D =125線選擇單頭等螺距矩形 型線，陽(yáng)轉(zhuǎn)子與陰轉(zhuǎn)子齒數(shù)比選 1： 1。 表 程、長(zhǎng)徑比及及扭角的關(guān)系 符號(hào) 短導(dǎo)程 長(zhǎng)導(dǎo)程 導(dǎo)程 h 1 0 2 04 ,23h D h D 1 0 2 01 . 8 , 2 . 7h D h D 長(zhǎng)徑比 l 轉(zhuǎn)子扭角 1z 243 270 36 264 300 陰轉(zhuǎn)子扭角 2z 162 180 76 200 長(zhǎng)徑比 0 扭角 360z 指常用的齒數(shù)比為 1： 1 時(shí) 按表 擇 長(zhǎng)導(dǎo)程 長(zhǎng)徑比 l =陽(yáng)轉(zhuǎn)子扭角 1z =300 陰轉(zhuǎn)子扭角 2z =200 中心距 =125=90轉(zhuǎn)子工作長(zhǎng)度 l = l 0D =125=360轉(zhuǎn)子節(jié)圓 =125=120轉(zhuǎn)子節(jié)圓 =125=120高半徑 r=D =125=紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 15 陽(yáng)轉(zhuǎn)子實(shí)際外徑 1D =D =114=120轉(zhuǎn)子實(shí)際外徑 2D = 2120據(jù)以上計(jì)算數(shù)據(jù)，繪制出螺桿的端面圖 圖 及轉(zhuǎn)子的三維圖 和兩轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)仿真 圖 態(tài)截圖 ) 圖 桿端面型線 圖 桿轉(zhuǎn)子三維圖 (主動(dòng)轉(zhuǎn)子 )買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 16 圖 子三維圖 (從動(dòng) 轉(zhuǎn)子 ) 圖 子仿真 (動(dòng)態(tài)截圖 ) 氣量 論排氣量 2 0V = C nC n 3/(式中買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 17 1n 陽(yáng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 3000 /0D 陽(yáng)轉(zhuǎn)子公稱直徑 l 陽(yáng)轉(zhuǎn)子工作長(zhǎng)度 面積利用系數(shù)選取為 扭角系數(shù)表示扭角較大時(shí)，排氣端基元容積內(nèi)的一對(duì)嚙合齒未完全脫開，而在進(jìn)氣端該基元容積已開始脫離進(jìn)氣口所引起的進(jìn)氣不足程度。取 C = 角系數(shù)參考值 1z 240 270 300 C 據(jù)公式 (算理論排氣量 2 0V = C nC n =3000 /際排氣量 3/( 的值與轉(zhuǎn)子型線、間隙值、轉(zhuǎn)子尺寸、轉(zhuǎn)速有無噴液等因素有關(guān)，氣值見表 同轉(zhuǎn)子型線的排氣系數(shù) 轉(zhuǎn)子型線 無油螺桿 噴油螺桿 對(duì)稱型線 對(duì)稱型線 取 =按式 (際排氣買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 18 = /排氣孔口 向進(jìn)氣口 轉(zhuǎn)子軸向進(jìn)氣口 0111111 8 0 122m （ 式中 1m 陽(yáng)轉(zhuǎn)子齒數(shù) 1z 陽(yáng)轉(zhuǎn)子扭角 01 陽(yáng)轉(zhuǎn)子基元容積的前 方齒的齒頂中心線在 H 點(diǎn)與兩個(gè)轉(zhuǎn)子軸心連線間的夾角 將 1m =4 1z =300 01 =35帶入式（ 算得 0111111 8 0 122m = 轉(zhuǎn)子軸向進(jìn)氣口 2 1 2s s sa a i a （ 式中 2 陰轉(zhuǎn)子 的軸向端面進(jìn)氣口 i 傳動(dòng)比 2 因扭角較大引起的進(jìn)氣不足的修正，取 2=20 30 由式（ 算得 2 1 2s s sa a i a =22 6 7 23 =200買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 19 向排氣口 由軸向及徑向兩部分組成，壓力比較高時(shí)可不設(shè)徑向排氣口。本機(jī)壓力比較高，故僅有軸向排氣口。 轉(zhuǎn)子軸 向排 1 p 0 1 1 1 （ 01 陰轉(zhuǎn)子齒寬前面頂點(diǎn)在 H 點(diǎn)與兩轉(zhuǎn)子軸心連線間的夾角 陰轉(zhuǎn)子齒寬背面頂點(diǎn) e 與齒谷中心線間的夾角 由式（ 算的 1 p 0 1 1 1 =35+38 轉(zhuǎn)子軸向排氣口 2 p 2 0 2 2( 2 ) （ =200+（ 25+12+39） 25 限真空度、功率及冷卻水量 表 韓國(guó) 司 列螺桿式干式真空泵的參數(shù)表。參考表 取電機(jī)功率 卻水量 7L/限真空度為 表 列螺桿式干式真空泵參數(shù) 型號(hào) 速 L/s 12 22 35 66 140 230 極限真空 冷量 L/ 3