螺杆真空泵自平衡螺杆转子制造技术

本发明专利技术提供了一种螺杆真空泵自平衡螺杆转子，属于机械工程技术领域。它解决了现有的螺杆的螺距曲线需对称设计，无法满足不同工况设计要求。本螺杆真空泵自平衡螺杆转子具有重心位置偏心的非对称端面齿形和与包缠角有关的变化螺距；在吸气段范围内螺距曲线与在中间段范围内螺距曲线为非对称结构，通过总包缠角、确定的螺距曲线、确定的压缩比、确定的螺距曲线以及确定的螺杆真空泵压缩比与确定的吸气段螺杆导程参数和确定的中间段螺杆导程参数之间方程计算实现100％的静态平衡和至少达到80％以上动态平衡，并通过改变螺杆转子端部处的几何形状完善动态平衡。通过上述策略设计出的螺杆转子适合不同的实际工况需求。

【技术实现步骤摘要】
螺杆真空泵自平衡螺杆转子
本专利技术属于机械工程
，涉及一种液体变容式机械，特别是一种螺杆真空泵自平衡螺杆转子。
技术介绍
螺杆真空泵由螺杆空压机演变而来，用来抽取气体，产生真空泵环境，由于其是一种理想的真空获得设备，结构简单，维护方便，在使用过程中对环境友好，不会产生污染，已经成为微电子、半导体、制药、精密加工等行业首选真空获得设备。螺杆真空泵是在无油、干式的状态下运行，螺杆型线需要特殊处理，才能获得理想的工作性能，再考虑到制造成本因素，市场上以单头的螺杆真空泵为主，可以大幅节省加工时间而降低成本。伴随着干式螺杆真空泵高速化的发展趋势，有必要在设计阶段对螺杆转子进行动平衡优化设计计算，以提高螺杆泵整体工作性能的提高和使用寿命。D.THOMAS提出了一种内压缩螺杆真空泵(DE102010019402)，螺杆采用连续渐变过渡形式，端面采用对称型线，该螺杆应用于德国Leybold的SrewLine系列螺杆式无油内压缩真空泵，是一种专门为工业应用设计的干式泵，解决了工业应用中，如粉尘、焦油等工况不好时的真空问题，其螺杆采用在吸气段减重，内部压缩比设计成3.5以上，螺杆才便于达到比较理想的动平衡，但是牺牲了半个压缩级数。M.H.NORTH设计了一种共轭锥形螺杆(WO2007068973)，其螺距保持不变，由轴向底径锥形变化引起内部压缩体积变化，该共轭锥形螺杆是英国Edwards针对恶劣真空环境推出的工业应用，采用平衡头的方式达到螺杆的动平衡，但增加了螺杆轴向密封的难度。B.ULRICH设计了一种平衡性能良好的变螺距双螺杆转子(WO0208609A2)，端面型线保持不变，螺距由小到大，再到小，最后保持不变，这种螺杆应用于德国Busch公司的COBRA系列螺杆泵，制造工艺理想，自身能够达到85％以上的平衡，再辅助两个端面减重可达到完全平衡，但是螺杆设计形式固定，缺乏变化，无法满足不同工况设计要求。为了满足不同工况设计要求，申请人之前曾提出了干式螺杆真空泵变螺距螺杆(CN102937094A),提出了两个端面去质量，辅助齿顶面找正的动平衡方式，这种平衡方式破坏了齿顶表面结构，不能适应恶劣的工艺环境。
技术实现思路
本专利技术提出了一种螺杆真空泵自平衡螺杆转子，本专利技术要解决的技术问题是如何提出另一种适合不同工况设计要求且动平衡性能优的螺杆真空泵自平衡螺杆转子。本专利技术的要解决的技术问题可通过下列技术方案来实现：本螺杆真空泵自平衡螺杆转子具有重心位置偏心的非对称端面齿形和与包缠角有关的变化螺距；缠绕圈数为2圈时，螺距从吸气段的端面开始往中间段的端面方向且在吸气段增加，在中间段减少；缠绕圈数＞2圈时，螺距从吸气段的端面开始往排气段的端面方向且在吸气段增加，在中间段减少，在排气段持平；在缠绕一圈时螺距到达最大值，在缠绕两圈时螺距到达最小值；在吸气段范围内螺距曲线与在中间段范围内螺距曲线为非对称结构，通过总包缠角、确定的螺杆真空泵压缩比c、确定的吸气段螺杆导程参数m1、确定的中间段螺杆导程参数m2、确定的螺距曲线、以及确定的螺杆真空泵压缩比c与确定的吸气段螺杆导程参数m1和确定的中间段螺杆导程参数m2之间的方程，计算实现100％的静态平衡和至少达到80％以上动态平衡，并通过改变螺杆转子端部处的几何形状完善动态平衡。在上述的螺杆真空泵自平衡螺杆转子中，所述吸气段范围内螺距曲线的参数方程为式中c为螺杆真空泵压缩比，p为排气段螺杆导程，m1为吸气段螺杆导程参数；吸气段螺杆导程参数式中p1为吸气段螺杆导程；所述中间段范围内螺距曲线的参数方程为式中c为螺杆真空泵压缩比，p为排气段螺杆导程，m2为中间段螺杆导程参数，中间段螺杆导程参数式中p2为中间段螺杆导程。在上述的螺杆真空泵自平衡螺杆转子中，螺杆真空泵压缩比c与吸气段螺杆导程参数m1和中间段螺杆导程参数m2之间确定的方程为m1+m2＝c+1；式中m1≠m2，1＜m1＜c，1＜m2＜c。在上述的螺杆真空泵自平衡螺杆转子中，所述吸气段范围内螺距曲线的参数方程P1'(α)和中间段范围内螺距参数的方程P2'(α)满足下式关系：P2'(α)＝p(c+1)-P1'(α-2π)，式中p为排气段螺杆导程，c为螺杆真空泵压缩比，α为螺旋曲线的缠绕角度。在上述的螺杆真空泵自平衡螺杆转子中，螺杆转子的长度L＝p(m1+m2+n)，式中p为排气段螺杆导程，m1为吸气段螺杆导程参数，m2为中间段螺杆导程参数，n为排气段级数，0≤n≤6。在上述的螺杆真空泵自平衡螺杆转子中，螺杆转子的圆柱螺旋线轴向参数方程：吸气段的圆柱螺旋线轴向参数方程为式中0≤α≤2π，c为螺杆真空泵压缩比，p为排气段螺杆导程，m1为吸气段螺杆导程参数，α为螺旋曲线的缠绕角度；中间段的圆柱螺旋线轴向参数方程为式中2π≤α≤4π，c为螺杆真空泵压缩比，p为排气段螺杆导程，m2为中间段螺杆导程参数，α为螺旋曲线的缠绕角度；排气段的圆柱螺旋线轴向参数方程为式中4π≤α≤(2+n)2π，m1为吸气段螺杆导程参数，m2为中间段螺杆导程参数，p为排气段螺杆导程，α为螺旋曲线的缠绕角度。与现有技术相比，本螺杆真空泵自平衡螺杆转子根据实际工况所需的螺杆真空泵压缩比c、抽速和压缩效果灵活地调整c、m1、m2以及级数，总之，通过上述策略设计出的螺杆转子适合不同的实际工况需求。附图说明图1是螺杆转子主视图以及圆柱螺旋线轴向展开图，该展开图表示螺杆转子轴位置z与包缠角α的关系。图2是螺本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种螺杆真空泵自平衡螺杆转子，本螺杆转子具有重心位置偏心的非对称端面齿形和与包缠角有关的变化螺距；缠绕圈数为2圈时，螺距在从吸气段面开始往排气段面方向且在吸气段增加，在中间段减少；缠绕圈数＞2圈时，螺距在从吸气段面开始往排气段面方向且在吸气段增加，在中间段减少，在排气段持平；在缠绕一圈时螺距到达最大值，在缠绕两圈时螺距到达最小值；其特征在于，在吸气段范围内螺距曲线与在中间段范围内螺距曲线为非对称结构，通过总包缠角、确定的螺杆真空泵压缩比、通过确定的吸气段螺杆导程参数和确定的中间段螺杆导程参数用于确定螺距曲线，以及确定的螺杆真空泵压缩比与确定的吸气段螺杆导程参数和确定的中间段螺杆导程参数之间方程计算实现100％的静态平衡和至少达到80％以上动态平衡，并通过改变螺杆转子端部处的几何形状完善动态平衡。

【技术特征摘要】
1.一种螺杆真空泵自平衡螺杆转子，本螺杆转子具有重心位置偏心的非对称端面齿形和与包缠角有关的变化螺距；缠绕圈数为2圈时，螺距从吸气段的端面开始往中间段的端面方向且在吸气段增加，在中间段减少；缠绕圈数＞2圈时，螺距从吸气段的端面开始往排气段的端面方向且在吸气段增加，在中间段减少，在排气段持平；在缠绕一圈时螺距到达最大值，在缠绕两圈时螺距到达最小值；其特征在于，在吸气段范围内螺距曲线与在中间段范围内螺距曲线为非对称结构，通过总包缠角、确定的螺杆真空泵压缩比c、确定的吸气段螺杆导程参数m1、确定的中间段螺杆导程参数m2、确定的螺距曲线、以及确定的螺杆真空泵压缩比c与确定的吸气段螺杆导程参数m1和确定的中间段螺杆导程参数m2之间的方程，计算实现100％的静态平衡和至少达到80％以上动态平衡，并通过改变螺杆转子端部处的几何形状完善动态平衡。2.根据权利要求1所述的螺杆真空泵自平衡螺杆转子，其特征在于，所述吸气段螺杆导程参数式中p1为吸气段螺杆导程，p为排气段螺杆导程；中间段螺杆导程参数式中p2为中间段螺杆导程，p为排气段螺杆导程。3.根据权利要求2所述的螺杆真空泵自平衡螺杆转子，其特征在于，所述排气段螺杆导程L为螺杆转子的长度，m1为吸气段螺杆导程参数，m2为中间段螺杆导程参数，n为排气段级数，0≤n≤6。4.根据权利要求1所述的螺杆真空泵自平衡螺杆转子，其特征在于，所述螺杆真空泵压缩比c与吸气段螺杆导程参数m1和中间段螺杆导程参数m2之间方程为m1+m2＝c+1；式中m1≠m2，1＜m1＜c，1＜m2＜c。5.根据权利要求1所述的螺杆真空泵自平衡螺杆转子，其特征在于，所述吸气段范围内螺距曲线的参数方程P1'(α)和中间段范围内螺距曲线的参数方程P2'(α)满足下式关系：P2'(α)＝p(c+1)-P1'(α-2π)，式中p为排气段螺杆导程，c为螺杆真空泵压缩比，α为螺旋曲线的缠绕角度。6.根据权利要求5所述的螺杆真空泵自平衡螺杆转子，其特征在于，所述吸气段范围内螺距曲线的参数方程P1'(α)为

【专利技术属性】
技术研发人员：马云芳，巫修海，
申请(专利权)人：巫修海，台州职业技术学院，
类型：发明
国别省市：浙江;33