《雙頭螺桿干式真空泵結(jié)構(gòu)設計》9900字（論文）

雙頭螺桿干式真空泵結(jié)構(gòu)設計目錄TOC\o"1-2"\h\u10339摘要 III296251緒論 3126781.1概述 3212941.2課題背景及研究意義 3194501.3螺桿泵的應用及特點 4178411.4干式真空泵在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀與發(fā)展方向 5106412螺桿真空泵總體 842002.1常見轉(zhuǎn)子型線比較 858053螺桿雙頭干式真空泵工作原理 11155963.1吸氣過程 1188873.2壓縮過程 1273413.3排氣過程 13199604螺桿雙頭干式真空泵設計計算 13145944.1螺桿基本尺寸 1455054.2排氣量 1692824.3進排氣孔口 1676994.4極限真空度、功率及冷卻水量 18164024.5軸的強度計算 18262864.6同步齒輪的設計計算 19236135結(jié)論 2120956參考文獻 22摘要螺桿型干式真空泵真空度高，抽速大，使用壽命長。因為螺桿與螺桿間安裝有一定間隙使轉(zhuǎn)子間無接觸，所以工作腔無需潤滑油。在工作過程中運行平穩(wěn)，噪音較小。具有抽除氣體的功能，被使用在各行各業(yè)。通過分析真空泵轉(zhuǎn)子的幾何特點,根據(jù)真空泵轉(zhuǎn)子的變形來設計其間隙，來研究抽速為150L/s雙頭干式真空泵。本次設計需要做好以下幾個方面:根據(jù)螺桿轉(zhuǎn)子端面型線的生成原理及其設計準則,確定螺桿轉(zhuǎn)子端面型線之間的嚙合特點。在螺旋型鋸齒面型面形線中所指的線就是雙邊對稱圓弧型線,演繹了面型數(shù)學計算,建立了面型幾何數(shù)學模型并對面型上的線采用方程計算進行數(shù)學推導,然后通過進行雙邊對稱圓弧型線方程計算進行數(shù)學推導。幾何本體結(jié)構(gòu)及其特點的分析研究等。關鍵詞：雙頭干式真空泵；螺桿；型線1緒論1.1概述2013年之前以油、水、或其他聚合物為主要冷卻液、潤滑劑、密封液等專用真空泵隨著時間和技術發(fā)展而迅速得到發(fā)展改進并被廣泛應用,統(tǒng)治了世界各地的各種真空傳動器材設備市場近百年。從蒸汽泵，油泵型真空泵在我國機械工業(yè)實際應用過程中的一個完全具有重要技術性質(zhì)的歷史視角和從一個出發(fā)點的角度考慮來看,如果說20世紀已經(jīng)變成是一個完全幾乎沒有使用蒸汽泵，機油泵式泵型真空泵的舊世紀,那么21世紀將很有可能會重新發(fā)展起來成為一個完全沒有使用干式蒸汽泵油泵型真空泵的全新世紀。因為,各種類型的有機石油活性真空泵都可能使其正常工作的整個過程中,會無法避免的向其排出大量的的油污,導致各種環(huán)境污染。并且有油真空泵內(nèi)的工作介質(zhì)會返流污染被抽對象，這樣的現(xiàn)象在大多數(shù)情況下會影響被抽對象，有些工藝過程產(chǎn)生的物質(zhì)會嚴重影響真空泵內(nèi)介質(zhì)使其變質(zhì)，進而影響泵的穩(wěn)定工作，提高了生產(chǎn)成本，造成了不穩(wěn)定因素。在信息科學日新月異高速進步發(fā)展的今天,要求充分利用無油真空技術應用來為人提供一個較為清潔的化學真空利用環(huán)境,甚至已經(jīng)接近于需要達到苛刻的技術要求,例如用在芯片設計制造、化工、冶金、醫(yī)藥、核聚變等應用領域以及新型清潔能源、新型材料研究和開發(fā).均需根據(jù)要求內(nèi)部空氣提供一個比較清凈的內(nèi)部空氣真空。由于目前傳統(tǒng)上的無油泵難以完全有效滿足這些應用需求,所以業(yè)界根據(jù)有油泵的缺點進行了無油泵的探索。有油泵的使用在現(xiàn)階段有很大局限和缺點。比如對于以我國食品原料加工制造行業(yè)原料為主要產(chǎn)品代表的某些特定加工行業(yè),這種新的環(huán)境質(zhì)量污染更多的也是非常不可取的。對于那些有著特別發(fā)展需要的加工業(yè)來說,就我們只能考慮選擇那些采用低溫無排除油污的新型水環(huán)式低溫無排污油泵或者說是新型水環(huán)式低溫無排污油泵的種類(一般稱為低溫濕式無油泵),但這類新型水環(huán)式泵的實際真空度不高,耗水和耗氣費能嚴重,而且在它們進行低溫相應工作的過程同時還可能會長期攜帶或含有大量的有機廢氣和其他水汽,因此對于那些具有低溫干式加熱性能較高要求的,又不得不充分考慮要達到需要采用繁瑣的綜合物理、化學和空氣吸附,冷凝等多種低溫加熱技術手段,從而容易導致使用成本大幅增加[1]。例:膜式泵,真空度不高,抽速小;吸附式泵,不僅抽動速度較小,對于液氮使用的費用也是非常昂貴的。所以我們可以這么簡單地來講,當時能夠直接排出大氣和高真空機相連的泵有著很大缺點,因此導致了未在生產(chǎn)中大量應用。1.2課題背景及研究意義干式真空泵根據(jù)性能結(jié)構(gòu)等特點具有一系列分支產(chǎn)品，雙頭干式真空泵就是其中一員。一般我們認為干式真空傳動泵其實就是一種使泵能夠在輸送大氣壓至10pa的最高抽氣壓力下正常運行工作;在干式真空泵的高壓抽氣進出流道中,不能直接連續(xù)使用任何的機油或者其他惰性液體,排氣口和輸送大氣壓的管路都必須是完全相通的,能夠直接連續(xù)向泵內(nèi)大氣中氣體進行高壓排氣的一種真空傳動泵,也因此可以將其簡稱稱之為干式無煙燃油干式真空泵。這種干式真空泵無論是抽氣輸送流道中還是其他幾個部分都沒有被密封的傳動介質(zhì)?？偠灾驗楫斀裾婵毡脩玫木窒藜叭秉c導致了工業(yè)生產(chǎn)上的缺憾，在市場經(jīng)濟的激勵下科學家和各國科研人員設計制造了不同類型的干式泵。其中一類主要廣泛應用在現(xiàn)代芯片制造蝕刻行業(yè)中,要求這種真空泵件在工作中可以無任何反向回流,防止導體工件內(nèi)部受到油氣污染,對于在目前現(xiàn)代通用半導體以及電子產(chǎn)品應用領域中所廣泛應用的各種類型真空泵和供電控制系統(tǒng)的這一類要求將它們都可以進行大體化地進行劃分并可以形成兩個基本技術層次。①在清潔潔凈空氣相對條件下可以進行高壓抽氣,只需要抽干清潔空氣或吸入含少許少量水蒸汽的清潔空氣②同時可以選擇采用中等或低于的溫度清潔空氣相對條件下的清潔空氣采用吸收式高壓吸入方法抽氣,排放在各種工藝生產(chǎn)流程空氣中的化學反應物惰性氣體。另一種分類主要廣泛應用于能源行業(yè)中,需要使用的真空泵能夠可靠地抽去大多數(shù)量的可燃冷凝性化學氣體,或者是具有強烈腐蝕性的化學氣體,或者是具有化學毒性強的有害氣體,或者只是其中含有少量細小懸浮塵粒的惰性氣體。面對在以往關于油封泵和真空泵相關技術在實際使用中都會遇到的諸多技術難題。人們常常說的是通過測試選擇一種水蒸汽式氣動噴射泵,水冷式噴射泵,水環(huán)泵,水循環(huán)-羅茲機組這些途徑來進行解決。但是因為它們結(jié)構(gòu)不夠緊湊，會產(chǎn)生噪音，在工作過程中會產(chǎn)生污染造成污染排放的問題，并不是最優(yōu)解，不能徹底解決問題。1.3螺桿泵的應用及特點螺桿式干式真空泵優(yōu)點:①產(chǎn)品運行穩(wěn)定可靠性好,螺桿式工作無需加油清潔真空泵泵體結(jié)構(gòu)簡單,整體結(jié)構(gòu)重量小,轉(zhuǎn)子之間沒有任何間隙,因此其產(chǎn)品使用壽命長,運轉(zhuǎn)穩(wěn)定,在整個工作腔內(nèi)不必再需要額外加油,可以迅速獲得一個清潔的無油真空。②操作簡易易懂,因為其運轉(zhuǎn)平穩(wěn)壽命相對與其他泵類較高,所以維系比較便捷。③動力平衡性好④環(huán)境適應能力好。這種螺桿式干機真空泵較突出的能力是在較大的壓力范圍內(nèi)都能夠保持高吸入和高排出速度并且排氣量也很少受到排氣壓力大小的影響并且工作腔和螺桿轉(zhuǎn)子的表面徒有防腐涂層材料，可以適應較惡劣的工況.⑤多相機的混合。由于這種螺桿式和非干式高壓真空泵的傳動轉(zhuǎn)子與葉輪齒面之間僅僅留下了一個微小的鉆孔間隙,因而它們能夠有效吸收和迅速排出泵中具有強烈腐蝕性、毒性、含氯的粉塵、可有絮凝性的水蒸汽等多種有機化學有害氣體。其廣泛應用于生活中與我們息息相關的各種行業(yè)領域。在各種半導體制造行業(yè)中將螺桿型真空泵作為一種重要的清潔真空設備來輔助制造液晶芯片,生產(chǎn)各種液晶電視顯示器,蝕刻,以及用來生產(chǎn)基于cvd的其他cvd晶體制程，因為這些工藝工程往往都需要高度清潔的生產(chǎn)環(huán)境。在核反應堆和其他各類核工業(yè)中干式真空泵被廣泛應用于從核反應堆和其他各類核工業(yè)過程中的化學真空物質(zhì)獲取吸收以及其在化工上被廣泛應用于快速進行化學真空物質(zhì)蒸餾和化學溶劑真空提煉和化工萃取并且可以高效率快速回收化學溶劑的各類化工工藝過程,在飽和脂肪酸的加工生產(chǎn)中被廣泛應用于快速消除對氣液所造成的的環(huán)境污染,清除藥物噴射器使用中的管道堵塞物;并在醫(yī)藥行業(yè)中被廣泛的應用于藥物處理和使用以及回收人工藥液及其他各類藥物中間體的醫(yī)藥研發(fā)使用過程,為企業(yè)進行人體再造器官的加工生產(chǎn)和藥物使用處理提供了清潔、無菌的工作環(huán)境;在食品加工中被廣泛應用于加工香料,食品包裝和食品安全處理。其適用范圍很大并且效果較為理想。1.4干式真空泵在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀與發(fā)展方向在20世紀末干式真空泵在日本使用并投入工業(yè)以來，干式真空泵在工業(yè)制造上獲得了長足發(fā)展，逐漸有了較好的市場地位和應用前景，干式真空泵的性能和種類隨工業(yè)上的要求也在逐漸提高和擴大。其中日美法德四國掌握了領先其他國家的關于干式真空泵先進制造技術。美國varian(瓦里奧)有限公司自主開發(fā)設計和生產(chǎn)的專門用于各種干式大型真空dvpa泵的真空系列產(chǎn)品,其實際使用的真空度更高的并且可以直接通過手動控制泵內(nèi)溫度的真空泵,這已被國際行業(yè)廣泛應用并達到了較好的實際使用效果。德國sterlingsihi公司于1997年開始進行研究和開發(fā)并成功研制出新型真空泵sihidry,它本身可能就是目前為止世界上第一臺完全采用具有真空技術，并為實際意義上的大型真空高壓輸送泵,以上兩種類型真空泵都主要是在沿著真空轉(zhuǎn)子的一定長度進行填充使用防腐蝕材料用來作為真空泵的密閉件以便于繼續(xù)保持良好的密閉度和性能。盡管到目前為止干式真空泵的系列分支逐漸變多，性能也逐漸增強,但是通常所用的機械的干式真空泵中,比如爪式真空泵,其吸氣的流量和抽速都很難作為常用干式真空泵的主要轉(zhuǎn)矩和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力,并且其設計和制造工藝困難也大,成本高;另外羅茨泵還是一種泛指利用多葉串聯(lián)級數(shù)泵即可以同時在真空泵上進行多葉串聯(lián)旋轉(zhuǎn)運動的羅茨泵,其結(jié)構(gòu)缺陷與爪式真空泵相似。在此類技術的大背景下由其首次設計誕生的新型號和干式渦旋螺桿泵型真空潛水泵則已經(jīng)基本具有了它們之后在前輩的泵型真空泵技術分類中不能達到的許多特殊技術優(yōu)勢。國外對新型式真空泵的使用性能分析研究主要包括幾個方面。英國rietschle有限公司主要是基于對雙螺桿式風力壓縮機的基本工作和運動原理進行了開發(fā)和設計的并研制生產(chǎn)設計出一種專門用于雙螺桿式的干式真空泵,從而開發(fā)了多種高端技術，帶來很大成效，并已在整個國際上初步建立起比較規(guī)模的研制和生產(chǎn)。普旭公司是目前世界上最具有國際影響力的相關企業(yè)，能夠幫助各個客戶對于機械器材進行配置，配置了各種相關系統(tǒng)。普旭busch的多種器材都是由美國的相關公司進行研制。其中，最具創(chuàng)新性的公司是美國貝爾實驗室，它將普旭busch的普旭無刷機油氣動螺桿泵式真空泵配套系列和其他真空設備分別裝配到一起對普旭真空泵配套系列進行了嚴格的測試,經(jīng)過一年的嚴格檢測,顯示出了兩種真空泵的結(jié)合配套的成功性，以及各種設備的多種同時運用方法，使得效果大大提高。最后由普旭于2004年向世界展示了其在真空泵的表面上已經(jīng)特殊處理加工和涂層增強過的各種螺桿類型真空泵產(chǎn)品系列,它們不僅能夠有效地徹底阻止目前出現(xiàn)的通常情況下的氣體腐蝕。一些國際相關學術文獻在關于螺桿泵和真空泵的空氣動力學和機械性能控制問題上已經(jīng)做過比較多的深入討論。國內(nèi)：由于國內(nèi)關于該機械的研究資料較為缺乏，目前國內(nèi)只有位于上海的博匯真空設備有限公司里的工作人員對于這種機械進行深入探究及開發(fā)，研制出了獨具特色的干式真空泵,同時使用他所創(chuàng)的機器成功申請了相應的發(fā)明專利,但卻沒有再次看到媒體有任何關于成品的相關報道。當前國內(nèi)市場對于該機器的研究較為匱乏，文獻資料不豐富，相關探究較少。對于該機械的主要研究方面很大部分集中在對于雙螺桿干式真空泵所用轉(zhuǎn)子線和型線使用,從設備、材質(zhì)、加工制造工藝和操作方法、螺桿泵的主要零部件、密封結(jié)構(gòu)條件等各個方面等都進行了一些改善。目前因為各個發(fā)達國家大都在對自身的生產(chǎn)螺桿槳式水泵相關技術產(chǎn)品做出更高的核心技術及具有競爭性的手段，但是當前我國在對該機器的多種應用手段及各種科技方法依舊存在著許多具體的操作細節(jié)以及相關技術困難尚未得到徹底解決,在對于螺桿式泵的研究以及設計過程中并未能夠領先于全世界。在具體的大型真空泵獨立加工生產(chǎn)制造工藝技術要求方面,局限于目前使用國外大型真空泵的制造工藝，生產(chǎn)自動化技術水平并不高,精度也很低,在一些相對較為高檔的大型真空泵上仍然可能是無法實現(xiàn)獨立加工生產(chǎn)。因此中高檔真空泵目前仍主要問題是進口取決于進口。隨著我們現(xiàn)代科學信息的持續(xù)改進，在我國人民的方方面面都應用了新型技術，尤其是真空技術。要想令該技術發(fā)揮良好效果，必須把真空泵技術制造一種使用性能較好的真空泵產(chǎn)品作為一個首要條件。通過本設計能夠?qū)ξ覈輻U型通用真空泵在結(jié)構(gòu)上的基本設計、發(fā)展趨勢以及與螺桿真空泵使用性能密切相關的各項主要基本原理問題做出更為詳細的理論分析和準確判定。2螺桿真空泵總體2.1常見轉(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。圖2.1雙邊對稱圓弧型線轉(zhuǎn)子圖通常而言能夠準確地滿足以上各種技術要求的四軸轉(zhuǎn)子型傳動齒輪曲軸線是由許多段相互連接的曲線兩端的首尾交替地相互連接而成所構(gòu)造的,這些相互連接的曲線被我們統(tǒng)一地稱之為四軸轉(zhuǎn)子型傳動齒輪曲軸線。常見的曲線主要有幾個組成部分齒狀拋物曲線的主要類型包括有點,直線,擺動時的軸線,圓弧,橢圓和齒狀拋物曲線。螺桿真空泵性能的不斷提高，種類的不斷擴大及其市場份額的不斷提升，是與我國螺桿式螺旋轉(zhuǎn)子型傳動線圈的發(fā)展緊密密切相關和不可分離的。以及在齒頂齒輪中心線兩邊的型型連線長度是否幾乎完全相同等來作為齒輪分類法的標準,可以把齒輪轉(zhuǎn)子型型兩線分別劃分成齒為對稱型型兩線和齒輪局部對稱型型兩線。以下是檢測一個轉(zhuǎn)子的一節(jié)圓內(nèi)部或外部的點是否都有型線可以作為其型點分類法的標準,內(nèi)外部都是只能或僅有一邊的型點之線被直接統(tǒng)稱為單邊型點的線,內(nèi)外部都不可能或只有雙邊型線被直接統(tǒng)稱可視為只有雙邊型點的線。單頭等螺紋間距式螺紋中心轉(zhuǎn)子類型形線型號是目前國際上已經(jīng)普遍出現(xiàn)的一種型號形線,由于這種形線在轉(zhuǎn)子中心間距可能會發(fā)生一定的根切,即二級轉(zhuǎn)子層間會出現(xiàn)一定的干涉。單頭等螺距矩形螺紋轉(zhuǎn)子的雙頭螺紋轉(zhuǎn)子和雙頭等螺距凹凸平面式的直接轉(zhuǎn)子曲軸線路都是近年來首次在研究中出現(xiàn)的一種新型類似雙頭螺紋的直接轉(zhuǎn)子,它們都是在原先的單頭等螺距矩形螺紋轉(zhuǎn)子的雙頭螺紋轉(zhuǎn)子型線的基礎上又經(jīng)過了創(chuàng)造性地對其進行改善和不斷發(fā)展的應用。來的。單頭式可變螺距轉(zhuǎn)子其主要技術優(yōu)勢之一是可變螺距,它可以從上排氣管口端延伸到下排氣接觸端,可以按照自動變形時蝸殼螺桿間距的受力系數(shù)和長度進行自動變化,將大導程與吸氣管口進行連接,數(shù)量由低到高,隨著時間的推移變化設備的運行封閉腔體會愈加減少或排出運動壓縮,具有內(nèi)部運動壓縮的重要意義,即邊內(nèi)部運行的氣體輸送到外部運動壓縮,從而不僅使我們能夠大幅度地有效減少了排氣口被壓縮后的整體效率,并且對于長期存在的發(fā)生于排氣口各種不良情況中還可以具有一種抑制劑的作用,使整臺排氣泵的整體運行更為平穩(wěn),能夠有效減少排氣噪音及防止排氣的輕微振動[5]。多頭螺桿雙邊對稱立式圓弧型的弧形線主要概念是最近幾年來在我國企業(yè)首次開發(fā)研究而出現(xiàn)的一種新型型弧形線,它主要理念是在以前傳統(tǒng)多頭雙螺桿立式壓縮機型弧形線的應用技術理念基礎上重新演變而來。以上的每一種方案都具有好的一面及不好的一面，對于各方面都有要求，要根據(jù)實際情況進行選擇。從可行性分析上來看,多頭雙邊對稱圓弧型線在工藝制造設計中適應范圍最寬，可行性較強。由于這種類型的泵真空泵型線在很小范圍內(nèi)就已經(jīng)可以輕松地完成了泵的對吸、排壓及其排氣整個工作流程,并能達到極限真空，因此減小了泵的體積質(zhì)量，適用于大抽速泵。單頭型線因為它們在泵中需要進行很多層次的擴展才能達到一定極限真空，增大泵體積，不適用于中小型泵。多頭螺桿類型機床的主要劣勢有以下幾個方面:一是類型機床操作繁瑣,加工成本經(jīng)濟和資用昂貴,必須在采取特殊刀具或者專門組裝的機床上才可以進行加工;而采用了單頭式梯形型線由于每個齒面在軸向剖面內(nèi)的相交線都只能是一條垂直的軸向相交線,所以我們在數(shù)控車床加工過程中僅僅只需要選擇一把豎直刃式的車刀對其進行一次加工就好了,只是為了改變這種螺距型線則我們就需要通過對數(shù)控車床進行一次加工來保證確保它的精度。另外,多頭改變螺稈型線和單頭改變螺距型線由于在排氣的工作過程中都是存在著內(nèi)部的空氣壓縮,不太合適于抽出空氣后再對其進行凝聚,但卻大大減小了排氣口的哮振和噪聲,也大大減少了功率的損失。結(jié)合全方面的情況，在根據(jù)多種方式方法進行決策時，本文確定了選用多頭雙邊對稱圓弧型線。2.2.1轉(zhuǎn)子設計要素對于臥式螺桿泵的主要技術特點之一就是在齒間面積（工作腔）之間需要具備優(yōu)越的密封性能,齒間面積齒間面積是指齒間容積在轉(zhuǎn)子端面上的投影，齒間面積越大，齒間容積就越大。接觸線螺桿壓縮機的陰、陽轉(zhuǎn)子嚙合時，兩轉(zhuǎn)子齒面相互接觸而形成的空間曲線稱為接觸線，它也是一系列接觸點連接而成的螺旋線。

接觸點沿螺桿軸線連續(xù)向前。起點在兩齒槽開始進入嚙合狀態(tài)的進氣端起始處，終端是排氣端的末端。在接觸線的一側(cè)，氣體處于壓力較高的壓縮和排氣過程；另一側(cè)的氣體處于吸氣過程。如果轉(zhuǎn)子的接觸線不連續(xù)，則高壓氣體要向低壓氣體泄漏。

封閉容積當螺桿壓縮機吸氣時，由于轉(zhuǎn)子一部分處于封閉容積，造成不能立刻吸氣，而當此齒間容積與吸氣口連通時，其內(nèi)在壓力又突然升高之吸氣壓力，這就影響了正常充氣，這部分的容積被稱為封閉容積。

泄露三角形螺桿壓縮機轉(zhuǎn)子接觸線的頂點，通常不能達到陰陽轉(zhuǎn)子氣缸孔的交線，在接觸線頂點和機殼的轉(zhuǎn)子氣缸孔之間，會形成一個空間的曲邊三角形，由于這個三角形空間的存在，高壓側(cè)齒槽內(nèi)的氣體會向鄰近壓力側(cè)齒槽內(nèi)泄漏，故稱它為泄漏三角形。2.2.2轉(zhuǎn)子設計原則經(jīng)過多年的理論分析和試驗研究，總結(jié)出螺桿真空泵轉(zhuǎn)子型線設計原則有如下幾點:1螺桿轉(zhuǎn)子型線必須滿足兩轉(zhuǎn)子嚙合的要求2較短的轉(zhuǎn)子間連續(xù)接觸線3轉(zhuǎn)子型線應形成較小面積的泄露三角形4轉(zhuǎn)子驅(qū)動類型的導軌結(jié)構(gòu)應該是完全封閉式并且容積更少。5轉(zhuǎn)子類型的導軌應使各齒間的空隙變大。3螺桿雙頭干式真空泵工作原理與其他螺桿式空氣壓縮機類似,螺桿式干式真空泵的工作過程分為吸氣、壓縮、排氣三個組成部分。3.1吸氣過程圖3.1所示為螺桿真空泵吸氣運動的全部工作流程。在圖3.1中,陽轉(zhuǎn)子沿著逆時針的方向左右旋轉(zhuǎn),陰螺桿按順時針方向旋轉(zhuǎn)。圖中上方的轉(zhuǎn)子端面是吸氣斷面，下方的端面為排氣端面。(a)吸氣過程即將開始(b)吸氣過程中(c)吸氣過程結(jié)束圖3.1螺桿式雙頭干式真空泵的吸氣過程3.2壓縮過程圖3.2示出螺桿泵的壓縮過程。圖中的轉(zhuǎn)于端面是排氣端面。在這里，陽轉(zhuǎn)子沿順時針方向旋轉(zhuǎn)，陰轉(zhuǎn)于沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)。圖中上方的轉(zhuǎn)子端面是吸氣斷面，下方的端面為排氣端面。(a)壓縮過程即將開始(b)壓縮過程中(c)壓縮過程結(jié)束，排氣過程即將開始圖3.2螺桿式于式真空泵的壓縮過程采用雙軸螺桿式泵主軸進行動力壓縮。其中一個轉(zhuǎn)子軸的端面為一個排氣口。在這里,陽轉(zhuǎn)子沿順或者逆時針的一個旋轉(zhuǎn)方向左右旋轉(zhuǎn),陰轉(zhuǎn)子則沿直線順或者逆時針的一個旋轉(zhuǎn)方向左右移動。下方兩個驅(qū)動端面分別為吸氣式驅(qū)動端面,上方的則是排氣式的驅(qū)動端面。螺桿泵的轉(zhuǎn)動壓縮位置是用來指螺桿轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動開始時的壓縮位置。此時的齒間氣體被整個齒的轉(zhuǎn)子軸和齒與發(fā)動機殼緊密地嚙合,隨著需要移動開始逐漸增大減小。隨著輪齒和轉(zhuǎn)子之間的旋轉(zhuǎn)運動,輪齒之間的容量因為轉(zhuǎn)子和輪齒之間的嚙合作用而不斷增加和降低。齒間的容積被排放氣體所占據(jù),其體積也很有可能會因此大幅度降低,導致壓力升高,從而使我們可以直接達到對排放氣體進行壓縮的這一過程,至少它可以延伸到齒間的容積和排氣管道各個孔口相互連接之前。3.3排氣過程圖3.3螺桿泵的排氣過程從上面所述的兩種工作原理中我們已經(jīng)可以清楚地充分看出,螺桿型干式真空泵本身就是一種由于其在工作與容積的相互作用下可以進行高速回轉(zhuǎn)螺旋運動的工作容積式機械真空泵。氣體連續(xù)壓縮主要是依靠對氣體容積的連續(xù)改變來對機殼進行氣體控制運動來實現(xiàn),而對氣體容積的連續(xù)改變又是一種需要將氣體借助于螺桿泵中的一對螺旋式轉(zhuǎn)子連續(xù)地進行回轉(zhuǎn)式運動。他的設計中工作空間的容積是隨著設計時間而有了周期性地擴大與減少而縮小的,它在設計中所需要的工作空間位置正在不斷地發(fā)生著改變。4螺桿雙頭干式真空泵設計計算4.1螺桿基本尺寸螺桿立式壓縮機標準轉(zhuǎn)子尺寸推薦的標準公稱轉(zhuǎn)子尺寸:63、80、100、125、160、200、250、315、400、500、630、800mm。根據(jù)系統(tǒng)設計圖和任務完成協(xié)議書的相關規(guī)定,容積泵的流量速度應嚴格控制在150l/s。初選多頭螺桿的直徑公稱值為直徑=160mm。型線根據(jù)前文比較選擇雙邊對稱圓弧型線，陰陽轉(zhuǎn)子齒數(shù)比為表4.1導程、長徑比及①及扭角②的關系③符號短導程長導程導程h長徑比0.91.01.121.181.321.50陽轉(zhuǎn)子扭角243270302.4236264300陰轉(zhuǎn)子扭角162180201.6157.3176200①長徑比②扭角③指常用的齒數(shù)比為時按表4.1選擇長導程根據(jù)以上幾何數(shù)據(jù)和已知型線和齒數(shù)比，繪制出螺桿的端面圖圖4.1。圖4.1螺桿端面型線4.2排氣量4.2.1理論排氣量 (4.1)——面積利用系數(shù)選取為0.521——扭角系數(shù)表示扭角較大時，排氣端基元容積內(nèi)的一對嚙合齒未完全脫開，而在進氣端該基元容積已開始脫離進氣口所引起的進氣不足程度。因為選取根據(jù)公式(4.1)計算理論排氣量4.2.2實際排氣量 (4.2)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，取則按式(4.2)實際排氣量4.3進排氣孔口4.3.1軸向進氣口a.陽轉(zhuǎn)子軸向進氣口 (4.3)式中——陽轉(zhuǎn)子齒數(shù)——陽轉(zhuǎn)子扭角——陽轉(zhuǎn)子基元容積的前方齒的齒頂中心線在H點與轉(zhuǎn)子軸心夾角將帶入式（4.3）計算得b.陰轉(zhuǎn)子軸向進氣口 (4.4)式中——陰轉(zhuǎn)子的軸向端面進氣口——傳動比——因扭角較大引起的進氣不足的修正，取由式（4.4）計算得=4.3.2軸向排氣口由軸向和徑向兩個主要的部分所組成,當壓力比較大時,一般可不再增設徑向排氣嘴。本機的壓力比相對較高,因此只有一個軸向的排氣嘴。a.陽轉(zhuǎn)子軸向排氣口 (4.5)——陰轉(zhuǎn)子的角度齒寬前面的角度頂點也就是角度h點與兩個非陽轉(zhuǎn)子之間的角度軸心夾角相對于連線之間的角度夾角——陰轉(zhuǎn)子齒寬背面頂點e與齒谷中心線間的夾角由式（4.5）計算的=b.陰轉(zhuǎn)子軸向排氣口 (4.6)=4.4極限真空度、功率及冷卻水量參照設計手冊,選擇一臺發(fā)動機輸出功率7.5kw,冷卻水安裝容量7l/min,極限動態(tài)真空度為2.66pa。電機選取Y系列三相異步電機Y132S200型。額定功率7.5kw，2級，同步轉(zhuǎn)速3000r/min，滿載轉(zhuǎn)速2900r/min，質(zhì)量70Kg4.5軸的強度計算由于采用螺桿式或者雙頭式若干方形同軸真空增壓泵在各種應用情況下,陰陽軸和螺桿之間連接所受的傳動彎矩較小,故我們可以按負載扭力和傳動強度的主要條件關系來進行計算。鑒于這種考慮涉及到所需要使用各種材料的實際生產(chǎn)成本和制造工藝上的需要,軸承所用材料一般可以直接選擇45鋼,經(jīng)過高壓調(diào)制和高溫熱處理。由于下表4.5查得。按扭轉(zhuǎn)強度估算軸的最小直徑 (4.7)==取軸的最小直徑為30mm完全可以滿足軸的最小直徑要求和強度要求，且留有足夠的安全系數(shù)。4.6同步齒輪的設計計算同步齒輪副通常采用斜齒圓柱齒輪。4.6.1齒輪尺寸計算模數(shù)初步選為5齒數(shù)初定為螺旋角 (4.8)8°～15°故模數(shù)確定為，齒數(shù)確定為，。4.6.2齒輪強度校核齒輪淬火材料分析選擇了齒輪采用的滲碳合金淬火,齒輪表面潤滑硬度,查得,取,則齒輪按六級精度制造，取載荷系數(shù)K=1.2，齒寬系數(shù)=0.2。小齒輪上的轉(zhuǎn)矩驗算齒面接觸強度==<，安全。5結(jié)論本設計主要進行了LGZ-150型雙頭螺桿干式真空泵的結(jié)構(gòu)設計。在設計過程中了解了干式真空泵的發(fā)展過程與應用范圍。闡述了螺桿干式真空泵在工業(yè)設計中的地位和市場前景以及研究了干式