一种不对称的螺杆转子制造技术

本实用新型专利技术公开了一种不对称的螺杆转子，螺杆转子由一对形状不同、平行装配且相互啮合的螺杆转子组成；两个螺杆转子端面型线的形状和组成曲线不相同，分别由5段曲线组成，相邻两段曲线之间完全平滑过渡，两个螺杆转子的端面型线上的对应曲线完全啮合；由此螺杆转子的端面型线生成的两个螺杆转子，侧面分别由5个齿面组成，相邻齿面之间完全平滑过渡，不存在应力集中区域，两个螺杆转子的对应齿面完全啮合；所提出的一种不对称的螺杆转子，具有连续且较短的空间接触线；相邻两个工作腔之间不存在泄漏通道，通过空间接触线的泄漏较小，进而改善了双螺杆真空泵的密封性能，提高了双螺杆真空泵的极限真空度。

【技术实现步骤摘要】
一种不对称的螺杆转子
本技术涉及双螺杆真空泵，特别涉及适用于双螺杆真空泵的一种不对称的螺杆转子。
技术介绍
双螺杆真空泵是一种容积式转子泵，具有结构简单、运行平稳、清洁无油、适应多种工况的优点，在半导体、化工、电子、核能、食品、医药领域应用广泛；双螺杆真空泵的主要零部件是平行装配、相互啮合的两个螺杆转子，工作时通过两个螺杆转子的同步异向双回转运动，实现泵内被抽气体的吸气、压缩和排气过程；螺杆转子的结构，尤其是端面型线的结构，直接影响双螺杆真空泵的抽气量、级间密封和极限真空度。目前常用的单头凹齿面双螺杆真空泵，两个螺杆转子满足啮合和传动规律且互为共轭，其端面型线由4段曲线组成，分别为：齿根圆弧、齿顶圆弧、摆线、圆渐开线，其中齿根圆弧、齿顶圆弧的圆心和圆渐开线的基圆圆心重合，该螺杆转子的端面型线存在不参与啮合的部分，且螺杆转子的空间接触线不连续，工作时存在明显的泄漏通道；对螺杆转子的研究，很多是在此型线的基础上进行修正和改进：专利CN202926637提出了一种干式真空泵转子型线，由5段曲线组成，在齿根圆弧与圆渐开线连接的位置，添加了一段摆线进行修正；专利CN103233894提出了一种螺杆转子型线，由6段曲线组成，在齿顶圆弧与圆渐开线和齿根圆弧与渐开线相连的位置，分别添加了一段圆弧和圆弧的包络线进行修正。以上专利所提出的螺杆转子的端面型线，都是通过在端面型线上的圆渐开线与齿根圆弧或齿顶圆弧的连接处分别添加修正曲线，改善螺杆转子空间接触线不连续、相邻工作腔间存在泄漏的问题；但添加修正曲线会导致螺杆转子端面型线的组成曲线更加复杂，影响螺杆转子的加工和装配精度，同时修正后的螺杆转子仍然有较长的空间接触线，相邻工作腔通过空间接触线的泄漏改善不明显。
技术实现思路
为了解决现有单头凹齿面双螺杆真空泵存在泄漏的问题，为了解决现有型线修正引起的端面型线的组成曲线更加复杂的问题，为了丰富双螺杆真空泵转子的种类，本技术提出了一种不对称的螺杆转子：包括第一螺杆转子(601)和第二螺杆转子(602)，两个螺杆转子的形状不同；第一螺杆转子(601)的第一端面型线(401)由5段曲线组成：第一偏心圆渐开线AC、第一齿顶圆弧CD、第一齿尖圆弧DE、第一摆线的等距线EF、第一齿根圆弧FA，其中第一齿根圆弧FA和第一齿顶圆弧CD之间通过第一偏心圆渐开线AC光滑连接，第一齿顶圆弧CD和第一摆线的等距曲线EF之间通过第一齿尖圆弧DE光滑连接；第二螺杆转子(602)的第二端面型线(402)由5段曲线组成：第二偏心圆渐开线的包络线ac、第二齿顶圆弧cd、第二齿尖圆弧de、第二摆线的等距曲线ef、第二齿根圆弧fa，其中第二齿根圆弧fa和第二齿顶圆弧cd之间通过第二偏心圆渐开线的包络线ac光滑连接，第二齿顶圆弧cd和第二摆线的等距曲线ef之间通过第二齿尖圆弧de光滑连接；螺杆转子的端面型线上，相邻两段曲线之间完全光滑连接，同时两个螺杆转子的端面型线能够在同步异向双回转运动中完全啮合；消除了螺杆转子的应力集中区域，改善螺杆转子的力学性能，两个螺杆转子有连续且较短的空间接触线，有利于减小相邻工作腔之间通过空间接触线的泄漏，提高螺杆转子的极限真空度和抽气量。为了实现上述目的，本技术采用如下技术方案：一种不对称的螺杆转子，包括第一螺杆转子(601)和第二螺杆转子(602)，两个螺杆转子的形状不同、平行装配且相互啮合；两个螺杆转子的端面型线的形状和组成曲线不相同，在两个螺杆转子做角速度大小相同，方向相反的同步异向双回转运动中，第一螺杆转子(601)的第一端面型线(401)上的第一偏心圆渐开线AC、第一齿顶圆弧CD、第一齿尖圆弧DE、第一摆线的等距线EF、第一齿根圆弧FA，分别与第二螺杆转子(602)的第二端面型线(402)上的第二偏心圆渐开线的包络线ac、第二齿根圆弧fa、第二摆线的等距曲线ef、第二齿尖圆弧de、第二齿顶圆弧cd相互啮合。一种不对称的螺杆转子，由端面型线沿螺杆转子的轴线做螺旋展开生成；第一螺杆转子(601)的侧面由5个齿面组成，依次为第一斜齿面(1)、第一齿顶面(2)、第一过渡齿面(3)、第一凹齿面(4)、第一齿根面(5)，这5个齿面依次是由第一螺杆转子的端面型线中的第一偏心圆渐开线AC、第一齿顶圆弧CD、第一齿尖圆弧DE、第一摆线的等距线EF、第一齿根圆弧FA沿螺杆转子的轴线做螺旋展开生成的；所述的第一斜齿面(1)与第一齿顶面(2)光滑连接，第一齿顶面(2)与第一过渡齿面(3)光滑连接，第一过渡齿面(3)与第一凹齿面(4)光滑连接，第一凹齿面(4)与第一齿根面(5)光滑连接，第一螺杆转子(601)侧面上的相邻齿面之间都完全光滑连接；第二螺杆转子(602)的侧面由5个齿面组成，依次为：第二斜齿面(6)、第二齿根面(7)、第二凹齿面(8)、第二过渡齿面(9)、第二齿顶面(10)，各齿面与端面型线的对应生成关系与第一螺杆转子(601)相同，第二螺杆转子(602)侧面上的相邻齿面之间也都完全光滑连接；在两个螺杆转子做同步异向双回转运动时，能满足对应齿面的完全啮合，不存在干涉或者未参与啮合的部分。一种不对称的螺杆转子，端面型线上的8个几何参数：齿顶圆弧半径R1、节圆半径R2、齿根圆弧半径R3、偏心圆渐开线的基圆半径Rb、齿尖圆弧半径r、偏心圆渐开线基圆的圆心N与回转中心O1的距离h、偏心圆渐开线基圆的圆心N的相位角α、偏心圆渐开线的转角β之间满足以下方程组：给定端面型线上的4个几何参数：齿顶圆弧半径R1、齿根圆弧半径R3、偏心圆渐开线的基圆半径Rb、齿尖圆弧半径r，代入以上方程组即求出剩余的4个几何参数，从而求出端面型线上所有的几何参数。一种不对称的螺杆转子，第一螺杆转子(601)的第一端面型线(401)上的各段曲线的确定方式如下：①第一偏心圆渐开线AC：首先确定标准圆渐开线的参数方程：将上述标准圆渐开线方程进行两次坐标变换，得到到第一偏心圆渐开线AC，即：[xAC(t)yAC(t)1]T＝Μ2·M1·[x(t)y(t)1]T式中：M1—旋转变换，M2—平移变换，化简得到第一偏心圆渐开线AC的参数方程为：②第一齿顶圆弧CD：③第一齿尖圆弧DE：式中：(xM,yM)—第一齿尖圆弧DE的圆心M的坐标；确定第一齿尖圆弧DE的圆心M(xM,yM)的坐标，首先联立以下两个方程组求取交点(x0,y0)：x02+y02＝(R1-r)2将上述方程所确定的交点(x0,y0)，进行以下旋转变换后，得到第一齿尖圆弧DE的圆心M(xM,yM)：式中：θ—旋转角度(即直线MO1与x轴所夹的锐角)，④第一摆线的等距曲线EF：首先确定一段初始摆线的参数方程：将上述初始摆线的参数方程沿着法线的正方向，向外等距r的距离，然后再进行旋转变换，得到第一摆线的等距曲线EF，即：化简得到第一摆线的等距曲线的参数方程为：⑤第一齿根圆弧FA：一种不对称的螺杆转子，第二螺杆转子(602)的第二端面型线(402)上的第二齿顶圆弧cd、第二齿尖圆弧de、第二摆线的等距曲线ef、第二齿根圆弧fa，分别由第一螺杆转子(601)的第一端面型线(401)上的第一齿顶圆弧CD、第一齿尖圆弧DE、第一摆线的等距线EF、第一齿根圆弧FA，绕端面型线上两个回转中心点连线O1O2的中点进行中心本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种不对称的螺杆转子，包括第一螺杆转子(601)和第二螺杆转子(602)，其特征是：第一螺杆转子(601)和第二螺杆转子(602)的形状不同，第一螺杆转子(601)的第一端面型线(401)由5段曲线组成：第一偏心圆渐开线AC、第一齿顶圆弧CD、第一齿尖圆弧DE、第一摆线的等距线EF、第一齿根圆弧FA，相邻组成曲线之间完全光滑连接；所述的第一偏心圆渐开线AC的基圆圆心N与第一端面型线(401)的回转中心点O1不重合；第二螺杆转子(602)的第二端面型线(402)由5段曲线组成：第二偏心圆渐开线的包络线ac、第二齿顶圆弧cd、第二齿尖圆弧de、第二摆线的等距曲线ef、第二齿根圆弧fa，相邻组成曲线之间也完全光滑连接；第一端面型线(401)和第二端面型线(402)的形状和组成曲线不相同。

【技术特征摘要】
1.一种不对称的螺杆转子，包括第一螺杆转子(601)和第二螺杆转子(602)，其特征是：第一螺杆转子(601)和第二螺杆转子(602)的形状不同，第一螺杆转子(601)的第一端面型线(401)由5段曲线组成：第一偏心圆渐开线AC、第一齿顶圆弧CD、第一齿尖圆弧DE、第一摆线的等距线EF、第一齿根圆弧FA，相邻组成曲线之间完全光滑连接；所述的第一偏心圆渐开线AC的基圆圆心N与第一端面型线(401)的回转中心点O1不重合；第二螺杆转子(602)的第二端面型线(402)由5段曲线组成：第二偏心圆渐开线的包络线ac、第二齿顶圆弧cd、第二齿尖圆弧de、第二摆线的等距曲线ef、第二齿根圆弧fa，相邻组成曲线之间也完全光滑连接；第一端面型线(401)和第二端面型线(402)的形状和组成曲线不相同。2.如权利要求1所述的一种不对称的螺杆转子，其特征是：第一螺杆转子(601)和第二螺杆转子(602)能够实现完全正确的啮合，不存在干涉或者未参与啮合部分；两个螺杆转子做同步异向双回转运动，第一端面型线(401)上的第一偏心圆渐开线AC、第一齿顶圆弧CD、第一齿尖圆弧DE、第一摆线的等距线EF、第一齿根圆弧FA，分别与第二端面型线(402)上的第二偏心圆渐开线的包络线ac、第二齿根圆弧fa、第二摆线的等距曲线ef、第二齿尖圆弧de、第二齿顶圆弧cd能够实现完全正确的啮合。3.如权利要求1所述的一种不对称的螺杆转子，其特征是：第一端面型线(401)上的8个几何参数：齿顶圆弧半径R1、节圆半径R2、齿根圆弧半径R3、偏心圆渐开线的基圆半径Rb、齿尖圆弧半径r、偏心圆渐开线基圆的圆心N与回转中心点O1的距离h、偏心圆渐开线基圆的圆心N的相位角α、偏...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔锋，魏蜀红，王君，刘瑞青，沙润东，冯浩志，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：新型
国别省市：山东,37