lwz150雙頭螺桿型干式無油真空泵設(shè)計論文[帶圖紙]

1、<p>　　本科畢業(yè)設(shè)計(論文)</p><p>　　題目：LWZ-150雙頭螺桿型干式無油真空泵的設(shè)計</p><p>　　系 別： 機電信息系 </p><p>　　專 業(yè)：機械設(shè)計制造及其自動化</p><p>　　班 級： </p><p>　　

2、姓 名： </p><p>　　學(xué) 號： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p><b>　　2013年05月</b></p><p>　　LWG-150雙頭螺桿型干式無油真空泵的設(shè)計</p><p><b&

3、gt;　　摘 要</b></p><p>　　干式雙螺桿真空泵是一種容積式無油真空泵，具有結(jié)構(gòu)緊湊，抽速大，真空度高，可直排大氣，使用壽命長，自吸能力強，無易損件，運轉(zhuǎn)可靠，維修維護方便，動平衡性好，振動小，無壓力脈動與噪音，可高速平穩(wěn)的一作，適應(yīng)性強，還可用于多相混輸，無喘振現(xiàn)象，易于實現(xiàn)連續(xù)排氣等諸多優(yōu)點，因此廠泛的應(yīng)用于冶金、電子、化學(xué)、食品、醫(yī)藥、環(huán)保等工業(yè)生產(chǎn)部門。國外已發(fā)展出諸多此類真空

4、泵產(chǎn)品，而在我國的發(fā)展卻相對落后。雖然我國對無油真空泵的需求日益增長，但是許多跨國公司的真空泵產(chǎn)品卻在我國的高端真空泵市場中占據(jù)了主導(dǎo)位置。因此，自行研究經(jīng)濟可行、運轉(zhuǎn)可靠的無油真空泵意義可見一斑。為了適應(yīng)我國開發(fā)研究生產(chǎn)螺桿真空泵的需要，本文對雙螺桿真空泵的設(shè)計型線組成問題等內(nèi)容進行了的研究與探討。</p><p>　　關(guān)鍵詞：雙頭干式真空泵；螺桿；型線</p><p>　　LWZ-15

5、0 Double-Headed Screw Type Dry Vacuum Pump</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　The oil-free twin-screw vacuum pump is a new kind of rotational positive displacement pump.The structure

6、of the pump is simple and liquids or solids are hard to accumulate when sucked with gas or are condensed or solidified in the pump. It is outstanding for its excellent efficiency, high vacuum, exhausting to the air direc

7、tly, a long life, good sucking, reliable work, convenient maintenance, favorable dynamical balance, light vibration, no pressure fluctuate and noise, work placidly with high s</p><p>　　Keywords：dry(oil-free)

8、vacuum;pump;screw</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p><b>　　1.1概述1</b></p><p>　　1.2課題背景及研究意義1</p><p>　

9、　1.3 螺桿泵的應(yīng)用及特點3</p><p>　　1.4螺桿真空泵在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀與發(fā)展方向4</p><p>　　2 螺桿雙頭干式真空泵轉(zhuǎn)子型線的研究6</p><p>　　2.1 常見轉(zhuǎn)子型線比較6</p><p>　　2.2 多頭雙邊對稱圓弧型線8</p><p>　　2.2.1 轉(zhuǎn)子型線要素9

10、</p><p>　　2.2.2 轉(zhuǎn)子型線設(shè)計原則錯誤!未定義書簽。</p><p>　　2.2.3 多頭雙邊對稱圓弧型線方程11</p><p>　　3 螺桿雙頭干式真空泵工作原理14</p><p>　　3.1 吸氣過程14</p><p>　　3.2 壓縮過程15</p><p&g

11、t;　　3.3 排氣過程15</p><p>　　4 螺桿雙頭干式真空泵設(shè)計計算17</p><p>　　4.1 螺桿基本尺寸17</p><p>　　4.2 排氣量19</p><p>　　4.2.1 理論排氣量19</p><p>　　4.2.2 實際排氣量20</p><p>

12、;　　4.3 進排氣孔口20</p><p>　　4.3.1 軸向進氣口20</p><p>　　4.3.2軸向排氣口21</p><p>　　4.4 極限真空度、功率及冷卻水量21</p><p>　　4.5 軸的強度計算21</p><p>　　4.6 同步齒輪的設(shè)計計算22</p>&l

13、t;p>　　4.6.1齒輪尺寸計算22</p><p>　　4.6.2齒輪強度校核23</p><p>　　5 結(jié)論與展望24</p><p><b>　　參考文獻25</b></p><p><b>　　致謝26</b></p><p><b>

14、　　1 緒論</b></p><p><b>　　1.1概述</b></p><p>　　1905年德國人沃爾夫崗.蓋德發(fā)明了油封式旋片泵，從此各種以油為工作液、潤滑劑、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)備市場近百年。從真空工業(yè)的視角來看，如果說20世紀是有油真空泵的世紀，那么21世紀將是雙頭干式真空泵的世紀。因為，各種形式的有油真空泵在工

15、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.都要求提供比較潔的內(nèi)真空環(huán)境[1]。傳統(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

16、污染，同樣也會影響泵的抽氣系統(tǒng)性能及使用壽命。而有些工業(yè)過程在運轉(zhuǎn)中可能會使工作液冷凝成粘狀物質(zhì)，這樣可能使泵卡住，甚至導(dǎo)致運轉(zhuǎn)失效。又如對于食品工業(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</p><p>　　1.2課題背景及研究意義</p><p>　　雙頭干式螺桿真空泵是雙頭干式泵

17、家族中的一員。所謂雙頭干式真空泵，一般認為是能在大氣壓到Pa的壓力范圍內(nèi)工作;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。</p><p>　　雙頭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開發(fā)出兩種類型的干式泵。</p><p>　　一類是以半導(dǎo)體行

18、業(yè)為代表，要求真空泵向被抽空間內(nèi)的返流為零，以保護工件免受污染。對半導(dǎo)體行業(yè)中應(yīng)用的真空系統(tǒng)的要求大體分為三個等級。①清潔條件下的抽氣，只抽干空氣或含少許水蒸汽的空氣；②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；③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。</p><p>　　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。

19、傳統(tǒng)油封真空泵在石化領(lǐng)域所面對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)-羅茨機組等途徑加以解決。但往往系統(tǒng)過于龐大，噪聲也很大，同時工作過程中會產(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。</p><p>　　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.表是幾種典型的干式泵性能的比較.</p><p>　　表1.1 幾種典

20、型的干泵性能的比較</p><p>　　螺桿式雙頭干式真空泵特點如下:</p><p>　?、倏煽啃愿?。螺桿式雙頭干式真空泵零部件少，沒有易損件，因此它運轉(zhuǎn)可靠，壽命長。</p><p><b>　?、诓僮骶S護方便。</b></p><p>　?、蹌恿ζ胶庑院谩Ｂ輻U式雙頭干式真空泵沒有不平衡的慣性力，機器可平穩(wěn)地高速運行

21、。</p><p>　　④適應(yīng)性強。螺桿式雙頭干式真空泵具有強制輸氣的特點，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.</p><p>　?、荻嘞嗷燧?。由于螺桿式雙頭干式真空泵轉(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。</p><p>　　盡管螺桿型雙頭干式真空泵具有這么多的優(yōu)點，然而，由于目前國內(nèi)一些公

22、司正在使用的螺桿型雙頭干式真空泵均是從國外進口，價格非常昂貴，每臺螺桿泵價格要三、四十萬元人民幣，所以螺桿型真空泵在我國的使用并不廣泛。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床上進行加工。另外，對螺桿型雙頭干式真空泵泵體的加工精度也有較高的要求，而國內(nèi)的加工水平目前還難以達到這個水平。</p><p>　　螺桿式雙頭干式真空泵廣泛應(yīng)用于電子、核能、化工、醫(yī)藥、食品工業(yè)

23、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)PLASMA的CVD制程。在核工業(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)用范圍極為廣泛。</p><p>　　1.3 螺桿泵的應(yīng)用及特點&

24、lt;/p><p>　　常見的泵可以分為容積式泵和動力式泵兩大類。容積式泵包括往復(fù)泵、轉(zhuǎn)子泵和齒輪泵等，離心泵和軸流泵等則屬于動力式泵。本文所研究的雙螺桿泵屬于容積式泵，它與離心泵、往復(fù)泵、齒輪泵、滑片泵等相比較，在某些方面具有明顯的優(yōu)越性。</p><p>　　螺桿泵的適用范圍被泛的應(yīng)用于海上平臺工程、石油化工、航運、電力、機械、液壓系統(tǒng)、食品、造紙、制糖、軍廠、醫(yī)藥、造船、機床、采礦、環(huán)保

25、和污水處理等各種工業(yè)部門當(dāng)中，發(fā)揮了巨大作用，具有很高的使用價值。螺桿泵特點是:流量平穩(wěn)，壓力脈動小，能夠自吸，噪聲低，效率高，使用壽命高，工作可靠。此外螺桿泵還具有結(jié)構(gòu)簡單，零件少，體積緊湊，重量輕等一系列特點。而螺桿泵在工作時最為突出的優(yōu)點是輸送介質(zhì)時不會形成渦流、可輸送粘度范圍寬的各種介質(zhì)，對輸送介質(zhì)不敏感，既可以輸送各種枯度的潤滑性或腐蝕性介質(zhì)，也可以輸送各種粘度的非牛頓液體，特別是有的雙螺桿泵還可以輸送氣液棍合物，這對油田輸送

26、成分復(fù)雜的原汕具有重要意義?？鋸埖恼f，螺桿泵可以輸送任何介質(zhì)。目前在許多領(lǐng)域螺桿泵己經(jīng)逐步取代齒輪泵、離心泵等，產(chǎn)生了很高的價值，正是由于螺桿泵具有以上特點，人們才將其應(yīng)用范圍進一步擴大到了真空產(chǎn)業(yè)。</p><p>　　螺桿泵屬容積式轉(zhuǎn)子泵。無論是什么類型的螺桿泵，其輸液原理都是:利用螺桿泵的轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子之間的和轉(zhuǎn)子與定子之間形成的密封腔，在泵運轉(zhuǎn)時使密封腔連續(xù)不斷地由入口向出口移動，從而排出流體。如果螺桿泵內(nèi)兩

27、個相鄰密封腔間沒有理論泄漏通道，則被稱為嚴格密封型螺桿泵;反之，則為非嚴格密封型螺桿泵。一般所說的螺桿泵并一非干式螺桿泵，而是由油潤滑和密封的泵類。而干式螺桿泵也不是完全無油的，其同步齒輪仍需要采用油潤滑，但這井不影響其特性。</p><p>　　螺桿泵按螺桿數(shù)目通常分為單、雙、三三和五螺桿泵，各有優(yōu)缺點，在應(yīng)用時必須根據(jù)所需要求進行合理的選擇才能充分利用其各白特點，更好的實現(xiàn)I}能、節(jié)材、增效益或滿足某種特殊應(yīng)

28、用要求。而通常所說的干式螺桿泵都是指雙螺桿泵，也有一部分干式螺桿泵產(chǎn)品為單螺桿泵。</p><p>　　1.4螺桿真空泵在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀與發(fā)展方向</p><p>　　自從第一臺工業(yè)上可運行的雙頭干式泵1984年在日本運行以來，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、法國、德國最為先進。美國Varian（瓦里奧)公司生產(chǎn)的DVP系列產(chǎn)品，其真空度可以達到Pa，這是目前報

29、道的單級雙頭干式真空泵中真空度最高的產(chǎn)品之一。而德國Sterling SIHI公司在1997年研制成功的SIHIdry是世界上第一臺直正意義上的雙頭干式真空泵，它能滿足流程工業(yè)中最苛刻的要求，該產(chǎn)品榮獲德國“1998年年度技術(shù)革新獎”。以上兩種真空泵均于沿轉(zhuǎn)子長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，它們同時也是無油真空泵的典型產(chǎn)品。</p><p>　　雖然雙頭干式真空泵的種類越來越多，但是通常的機

30、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數(shù)進行串連的羅茨泵，其缺點與爪式泵相仿。在此種背景下誕生的雙頭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，而這些優(yōu)點則保證了雙頭干式螺桿真空泵的先進性及在應(yīng)用中的優(yōu)勢。</p><p>　　國外關(guān)于螺桿真空泵性能的研究有許多內(nèi)容。。英國Rietschle有限公司根據(jù)螺桿式壓縮機原理設(shè)計出一種雙螺桿雙頭干式真空泵，采用了許多新

31、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Tuthill真空設(shè)備有限公司手2002年推出一款用于氣體處理的新型Kinney雙頭干式螺桿真空泵，該KDPH-120型螺桿泵采用可變嚙合設(shè)計，比其他類TJ的真空泵耗能減少約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BUSCH的無油螺桿真空泵系列于2003年通過了應(yīng)用材料公司美國實驗室測試。應(yīng)用材料公司在美國實

32、驗室將普旭BUSCH的無油螺桿真空泵系列與其設(shè)備安裝在一起進行測試，經(jīng)過一年檢測，結(jié)果證明普旭真空泵系列與其設(shè)備結(jié)合測試的效果最好。之后普旭又于2004年推出了表面經(jīng)特別強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對螺桿真空泵的性能等方面進行了較多的研究。</p><p>　　在國內(nèi)，有關(guān)雙頭干式螺桿真空泵的研究文獻很少。只有上海博匯真空設(shè)備有限公司的周寶洪研制了一種雙頭干

33、式真空泵，并申請了專利，但是并未見有成品報道。目前國內(nèi)外關(guān)于雙螺桿雙頭干式真空泵轉(zhuǎn)子型線設(shè)計方面的報道很少，主要內(nèi)容集中于對螺桿真空泵性能的預(yù)測與配套裝置、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。目前由于各國多對自己的螺桿泵技術(shù)進行保密和競爭，而我國在螺桿泵的設(shè)計方面仍然有很多具體的細節(jié)和技術(shù)難題還沒有解決，在螺桿泵的設(shè)計方面沒有達到世界一流水平。在具體的螺桿泵的加工制造上，局限于我國的生產(chǎn)設(shè)備和加工條件，我國生產(chǎn)的

34、螺桿泵自動化程度不高，精度也不高，在一些高檔的螺桿泵上仍不能獨立制造。因此中高檔的真空泵仍然主要依賴于進口。</p><p>　　對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。但是這一點與真空泵的抽氣速率相矛盾。因為真空泵的抽氣速率與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

35、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比。前者可以提供一個閉環(huán)控制，但是在大負載的情況下容易引起扭矩的損失。而改變齒輪箱的傳動比是比較經(jīng)濟的一種方法，但是它只能提供不可控的單一轉(zhuǎn)速。國外目前開發(fā)較多的是高轉(zhuǎn)速的真空泵系列。</p><p>　　2 螺桿雙頭干式真空泵轉(zhuǎn)子型線的研究</p><p>　　2.1 常見轉(zhuǎn)子型線比較</p>

36、<p>　　目前雙頭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。</p><p>　　圖2.1 雙邊對稱圓弧型線轉(zhuǎn)子圖</p><p>　　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(shè)計原則有如下幾點:</p><p>　　(1) 轉(zhuǎn)子型線應(yīng)

37、滿足嚙合要求。螺桿真空泵的嚙合轉(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)過型線接觸點的公法線必須通過節(jié)點。 </p><p>　　(2) 轉(zhuǎn)子型線應(yīng)形成長度較短的連續(xù)接觸線。由接觸線的定義及其對螺桿泵性能的影響可得，轉(zhuǎn)子型線的設(shè)計應(yīng)該保證能形成連續(xù)的接觸線。另外，在實際機器中，為保證轉(zhuǎn)子間的相對運動，齒面之間總保持有一定的間隙。因此，理論上的接觸線就成了實際中的問題等。為了盡可能的減少氣體通過

38、間隙帶的泄漏，要求設(shè)法縮短轉(zhuǎn)子間的接觸線長度。</p><p>　　(3) 轉(zhuǎn)子型線應(yīng)形成較小面積的泄漏三角形。為了盡可能的減少氣體通過泄漏三角形的泄漏，型線設(shè)計應(yīng)該使轉(zhuǎn)子的泄漏三角形盡可能的變小。</p><p>　　(4) 轉(zhuǎn)子型線應(yīng)使封閉容積較小。</p><p>　　大多數(shù)轉(zhuǎn)子型線都會形成吸氣封閉容積，導(dǎo)致螺桿真空泵功耗增加，效率降低，運轉(zhuǎn)不平穩(wěn)，噪聲增大。

39、所以轉(zhuǎn)子型線應(yīng)該盡可能使形成的封閉容積小一些。</p><p>　　(5) 轉(zhuǎn)子型線應(yīng)使齒間面積盡量大。較大的齒間面積能夠使泄漏量占的份額相對減少，從而可以使效率得到有的提高。另外從制造、運轉(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，較小的氣體動力損失，以及在高溫和受力的情況下，具有較小的熱變形和彎曲變形等。值得指出的是，以上有些因索是相互制約的。例如，為了減小泄漏三角形，就不可避免的會使型線具有

40、封</p><p>　　閉容積和較長的接觸線;為了減少流體動力損失，使型線流線型化，又會增大泄漏三角形等。鑒于要滿足以上種種要求，螺桿真空泵的轉(zhuǎn)子型線通常由多段曲線首尾相接而組成，這些曲線稱為組成齒曲線。常用的組成齒曲線主要有點、直線、擺線、圓弧、橢圓及拋物線、漸開線等。</p><p>　　螺桿真空泵性能的不斷提高及其市場份額的不斷擴大，是與轉(zhuǎn)子型線的發(fā)展密不可分的。為便于區(qū)別起見，可以

41、將看過真空泵的轉(zhuǎn)子型線分為對稱型線和非對稱型線，以及單邊型線和雙邊型線。齒頂中心線兩邊的型線完全相同時，稱為對稱型線。反之，齒頂中心線兩邊的型線不同時，稱為部對稱型線。只有在轉(zhuǎn)子節(jié)圓內(nèi)部或外部一邊具有型線，稱單邊型線。節(jié)圓的內(nèi)、外均有型線，稱雙邊型線。</p><p>　　螺桿真空泵型線由對稱型線發(fā)展為非對稱型線，而且非對稱型線由最初的點、直線和擺線進一步發(fā)展為不再包含有這些曲線，而是由圓弧、橢圓、拋物線等曲線組

42、。這些改進可以使轉(zhuǎn)子齒面密封由“線”密封改進為“帶”密封，能夠明顯提高密封效果，還有利于形成潤滑油膜和減少齒面磨損。日前兒乎所有的螺桿機械采用的都是非對稱型線。當(dāng)前國際上通用的性能優(yōu)越的型線主要有GHH型線、日立型線和S RM-D型線等。目前型線的研究趨向于僅使用圓弧和圓弧包絡(luò)線組成轉(zhuǎn)子型線，這樣可以在轉(zhuǎn)子之間完全實現(xiàn)“曲面對曲面”的密封、有助于形成流體動力潤滑油膜，降低通過接觸線的橫向泄漏，提高真空泵的效率，使得嚙合更加平穩(wěn)，另外還改

43、善了轉(zhuǎn)子的加工性能，具有更好的綜合性能。</p><p>　　國外的型線研究主要著重于不對稱型線，國內(nèi)也有學(xué)者進行這方面的研究并取得了一定的成果。日前對于螺桿泵的研究集中于用螺桿泵輸送流體介質(zhì)及進行多相混輸，如國內(nèi)的西安交通大學(xué)在這方而的研究就取得了顯著的成果。相對而言，螺桿壓縮機的研究國內(nèi)國外都進行了很多，至今己經(jīng)形成了一些有著優(yōu)異性能的型線，這些型線也可以作為真空螺桿泵型線研究的有益參考。</p>

44、<p>　　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，即二級轉(zhuǎn)子級間出現(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)之上改進而來的。單頭變螺距梯形螺紋轉(zhuǎn)子其主要特點為螺桿螺距從吸氣端到排氣端按變

45、螺距系數(shù)變化，大導(dǎo)程一端對應(yīng)于吸氣口。開始時吸氣量大，在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動過程中運動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。頭等螺距凹面轉(zhuǎn)子進一步采用內(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型

46、線的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的。一般陽轉(zhuǎn)子為四頭螺桿，陰螺桿為六頭螺桿。</p><p>　　上述各種型線各有優(yōu)缺點，要根據(jù)設(shè)計要求、加工制造能力、實際需求等多方面選擇。從適用性方面來講，多頭雙邊對稱圓弧型線適用面最廣。由于該型線在一個導(dǎo)程內(nèi)就可以完成吸氣、壓縮和排氣的全過程并能達到一定的極限真空，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才能達到一定的極限真空，不可避免要增加泵的體積，占用

47、更大的空間，所以適用于中、小型泵。多頭螺桿型線的缺點是型線復(fù)雜，加工資用昂貴，需用特制的刀具在專用機床上加工；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

48、噪音，也減小了功率的消耗。</p><p>　　綜合考慮各種型線的有缺點，本文決定選擇多頭雙邊對稱圓弧型線。</p><p>　　2.2 多頭雙邊對稱圓弧型線</p><p>　　螺桿式雙頭干式真空泵中最重要的部件就是陰、陽螺桿轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子的齒面與轉(zhuǎn)子軸線垂直面的截交線稱為轉(zhuǎn)子型線，如圖2.1a所示。轉(zhuǎn)子型線作螺旋運動就形成了轉(zhuǎn)子齒面，如圖2.lb所示。螺桿泵中的陰陽

49、轉(zhuǎn)子可以看作是一對相互嚙合的斜齒輪。因此，螺桿泵的陰陽轉(zhuǎn)子型線也要滿足嚙合定律，即不論在任何位置，經(jīng)過型線接觸點的公法線必須通過節(jié)點。所不同的是普通斜齒輪的任務(wù)是在兩根平行軸之間的任意傳動方向上，強制傳遞轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩及功率。而在雙頭干式螺桿泵中陰陽轉(zhuǎn)子并不接觸，兩者之間的動力傳遞通過同步齒輪完成. </p><p>　　圖2.2 轉(zhuǎn)子型線、嚙合線、齒間面積、泄漏三角形和接觸線</p><p>

50、;　　(a) 型線、嚙合線、齒間面積、泄漏三角形 (b) 泄漏三角形和接觸線</p><p>　　1.陽轉(zhuǎn)子型線 2.陰轉(zhuǎn)子型線 3.嚙合線 4.泄漏三角形 5.陽轉(zhuǎn)子齒間面積</p><p>　　6.陰轉(zhuǎn)子齒間面積 7.陽轉(zhuǎn)子節(jié)圓 8.陰轉(zhuǎn)子節(jié)圓9.接觸線</p><p>　　2.2.1轉(zhuǎn)子設(shè)計要素</p><p>　　對于螺桿泵轉(zhuǎn)子型

51、線的要求，主要是在齒間容積之間有優(yōu)越的密封性能，因為這些齒間容積是實現(xiàn)氣體壓縮的工作腔。對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.</p><p><b>　　a. 接觸線</b></p><p>　　螺桿泵的陰陽轉(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(圖2. lb中9)。接觸線一側(cè)的氣體處于壓力較高的壓縮和排氣

52、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。</p><p><b>　　b. 泄漏三角形</b></p><p>　　螺桿泵轉(zhuǎn)子型線的頂點，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，會形成一個空間曲邊三角形，稱為泄漏三角形(圖2.la中4)。通過泄漏三

53、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。</p><p><b>　　c. 封閉容積</b></p><p>　　如果在齒間容積開始擴大時，不能立即開始吸氣過程，就會產(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，其內(nèi)的氣體壓力會突然升高到吸氣壓力，然后才進行正常

54、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稱型線中，而本文所論述的雙邊對稱圓弧型線沒有吸氣封閉容積。</p><p><b>　　d. 齒間面積</b></p><p>　　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。</p><p>　　2.2.2

55、 轉(zhuǎn)子設(shè)計原則</p><p>　　1.轉(zhuǎn)子型線應(yīng)滿足嚙合要求。螺桿泵中的陰、陽轉(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)過型線接觸點的公法線必須通過節(jié)點。</p><p>　　2.轉(zhuǎn)子型線應(yīng)形成長度較短的連續(xù)接觸線。在實際機器中，為保證轉(zhuǎn)子間的相對運動，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

56、的接觸線長度。</p><p>　　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)計應(yīng)使轉(zhuǎn)子的泄漏三角形面積盡量小。</p><p>　　4.轉(zhuǎn)子型線應(yīng)使封閉容積較小.大多數(shù)非對稱轉(zhuǎn)子型線會形成嚙合時的吸氣封閉容積，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。對稱型線并不存在這一問題。</p><p>

57、;　　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減少，效率得到提高。</p><p>　　另外，從制造、運轉(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.例如，為了減小泄漏三角形，就不可避免地會使型線具有封閉容積和較長的接觸線;為了減少流動氣體損失，使型線流線型化

58、，又會增大泄漏三角形等。所以要根據(jù)實際要求，綜合考慮各個設(shè)計要素，確定最佳的設(shè)計方案。</p><p>　　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、直線、擺線、圓弧、橢圓及拋物線等。</p><p>　　2.2.3 多頭雙邊對稱圓弧型線</p><p>　　a. 轉(zhuǎn)子端面型線方程</p>&l

59、t;p>　　雙邊對稱圈弧型線的組成齒曲線：</p><p>　　雙邊對稱圓弧型線的端面各段組成曲線性質(zhì)如表2.1所示.端面型線如圖2.2所示。應(yīng)該指出，所謂對稱圓弧型線并非全由圓弧組成。圓弧齒曲線被限制在陰轉(zhuǎn)子節(jié)圓之內(nèi)，而陰轉(zhuǎn)子節(jié)圓之外的齒曲線IJ和KL卻是擺線。這是因為若IJ和KL</p><p>　　仍為圓弧，將引起陰陽轉(zhuǎn)子接觸線中斷，使螺桿泵的泄漏增大。所謂雙邊即在陰、陽轉(zhuǎn)子節(jié)

60、圓外、內(nèi)增添了齒曲線AB, BC, DE, EF, FG和HI, LM, MN齒曲線，其中AB, EF, HI, LM都是中心在節(jié)圓，半徑為R0的圓弧段.</p><p>　　顯然，這 種雙邊對稱圓弧型線嚙合線的頂點距兩轉(zhuǎn)子齒頂圓的交點w較遠，從而使通過泄漏三角形的泄漏嚴重。為了減少這種不利影響，通常把的取值限制在一定范圍之內(nèi)。這種雙邊對稱圓弧型線去除了原始對稱圓弧型線上的尖點，使齒曲線間光滑過渡，便于加工、儲運

61、，也免除了應(yīng)力集中，使轉(zhuǎn)子能承受更大的載荷。更為重要的是，保護了擺線IJ和KL的形成點C和D，有助于減少通過接觸線的泄漏。相對于非對稱型線來說，其設(shè)計、制造更為方便。</p><p>　　表2.1雙邊對稱圓弧型線的組成齒曲線性質(zhì)</p><p>　　圖2.3 雙邊對稱圓弧型線的組成齒曲線圖</p><p>　　b. 轉(zhuǎn)子螺旋齒面方程</p><p

62、>　　圖2.4 轉(zhuǎn)子螺旋曲面及其坐標(biāo)系</p><p>　　一般曲面S的直角坐標(biāo)參數(shù)方程用下式表達:</p><p>　　，或以矢量式來表達。</p><p>　　曲面的參數(shù)方程含有兩個參數(shù)(t, ),要確定該曲面的邊界，就必須知道這兩個參數(shù)(t,)的變化范圍。</p><p>　　螺桿式雙頭干式真空泵的轉(zhuǎn)子齒面是轉(zhuǎn)子端面型線作螺旋運動

63、時形成的螺旋曲面。</p><p>　　如圖2.3所示，轉(zhuǎn)子型線的某一組成齒曲線c的參數(shù)方程為:</p><p>　　平面曲線c繞轉(zhuǎn)子軸線作螺旋運動，就形成與此組成齒曲線對應(yīng)的轉(zhuǎn)子螺旋齒面。曲線c繞oz軸作螺旋運動到c’位置時，軸向前進距離是z，并相對原始位置轉(zhuǎn)過角。c'在坐標(biāo)系的位置，即等于c在坐標(biāo)系位置，相應(yīng)的右旋螺旋面(陽轉(zhuǎn)子齒面)方程為</p><p&g

64、t;<b>　　(2.1)</b></p><p>　　式中，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()后軸向前進的距離，稱為軸節(jié)距或?qū)С?。還把形成曲線c從轉(zhuǎn)子一個端面繞z軸旋轉(zhuǎn)到另一個端面所轉(zhuǎn)過的角度稱為扭轉(zhuǎn)角。假定轉(zhuǎn)子的有效工作段長度為L，則</p><p><b>　　，設(shè)計時取</b></p>

65、<p>　　同理可得左旋螺旋面(陰轉(zhuǎn)子齒面)的方程為</p><p><b>　　(2.2)</b></p><p>　　3 螺桿雙頭干式真空泵工作原理</p><p>　　與螺桿式壓縮機類似，螺桿式雙頭干式真空泵的工作過程可分為吸氣、壓縮和排氣三個過程。隨著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)，每對相互嚙合的齒相繼完成相同的工作循環(huán)，現(xiàn)在以其中一對齒來說

66、明。</p><p><b>　　3.1 吸氣過程</b></p><p>　　圖3.1示出了螺桿真空泵的吸氣過程。在圖3.1中，陽轉(zhuǎn)子按逆時針方向旋轉(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。</p><p>　　(a) 吸氣過程即將開始 (b) 吸氣過程中 (c) 吸氣過程結(jié)

67、束</p><p>　　圖3.1 螺桿式雙頭干式真空泵的吸氣過程</p><p>　　圖3.1a示出吸氣過程即將開始時的轉(zhuǎn)子位置。在這一時刻，這一對齒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，由于齒的一端逐漸脫離嚙合而形成了齒間容積，這個齒間容積的擴大，在其內(nèi)部形成了一定的真空，而此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。如圖2.1b中陰影部分所示。在隨后

68、的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)過程中，陽轉(zhuǎn)子齒不斷從陰轉(zhuǎn)子齒的齒槽中脫離出來，齒間容積不斷擴大，并與吸氣孔口保持連通。</p><p>　　吸氣過程結(jié)束時的轉(zhuǎn)子位置如圖2.1c所示，其最顯著的特點是齒間容積達到最大值。隨著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)，所研究的齒間容積不會再增加。齒問容積在此位置與吸氣孔口斷開，吸氣過程結(jié)束。</p><p><b>　　3.2 壓縮過程</b></p>&l

69、t;p>　　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。</p><p>　　(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</p><p>　　圖3.2 螺桿式于式真空泵的壓縮過程</p><p>

70、;　　圖3.2a示出螺桿泵壓縮過程即將開始時的轉(zhuǎn)子位置．此時氣體被轉(zhuǎn)子齒和機殼包圍在一個封閉的空間中，齒間容積由于轉(zhuǎn)于齒的嚙合就要開始減小。</p><p>　　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。被密封在齒間容積中的氣體被占據(jù)體積也隨之減小，導(dǎo)致壓力升高，從而實現(xiàn)氣體的壓縮過程，如圖2.2b所示．壓縮過程可一直持續(xù)到齒間容積即將與排氣孔口連通之前。如圖2.2c所示。</p><

71、;p><b>　　3.3 排氣過程</b></p><p>　　圖3.3 螺桿泵的排氣過程</p><p>　　圖3.3示出螺桿泵的排氣過程。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，如圖2.3a所示。這個過程一直持續(xù)到齒末端的型線完全嚙合。此時，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

72、容積的體積變?yōu)榱恪?lt;/p><p>　　從上述工作原理可以看出，螺桿式雙頭干式真空泵是一種工作容積作回轉(zhuǎn)運動的容積式機械真空泵。氣體的壓縮依靠容積的變化來實現(xiàn)，而容積的變化又是借助螺桿泵的一對轉(zhuǎn)子在機殼內(nèi)作回轉(zhuǎn)運動來達到。它的工作客積在周期性擴大和縮小的同時，其空間位置也在變更。</p><p>　　4 螺桿雙頭干式真空泵設(shè)計計算</p><p>　　4.1 螺桿

73、基本尺寸</p><p>　　螺桿壓縮機轉(zhuǎn)子的推薦公稱直徑：63、80、100、125、160、200、250、315、400、500、630、800mm。根據(jù)設(shè)計任務(wù)書的要求，容積流量為。初選螺桿的公稱直徑=125mm。型線選擇雙邊對稱圓弧型線，陽轉(zhuǎn)子與陰轉(zhuǎn)子齒數(shù)比選4：6。</p><p>　　表4.1 導(dǎo)程、長徑比及①及扭角②的關(guān)系③</p><p>　　①

74、長徑比 ② 扭角 ③ 指常用的齒數(shù)比為4：6時</p><p>　　按表4.1選擇長導(dǎo)程</p><p>　　長徑比=1.50 </p><p><b>　　陽轉(zhuǎn)子扭角= </b></p><p><b>　　陰轉(zhuǎn)子扭角=</b></p><p>　　中心距

75、 =0.8×125=100mm</p><p>　　陽轉(zhuǎn)子工作長度 =×=1.5×125=187.5mm</p><p>　　陽轉(zhuǎn)子節(jié)圓 =0.64×125=80mm</p><p>　　陰轉(zhuǎn)子節(jié)圓 =0.96×125=120mm</p><p>　　齒高半徑

76、 r=0.205=0.205×125=25.625mm</p><p>　　陽轉(zhuǎn)子實際外徑 =1.05=1.05×125=131.25mm</p><p>　　陰轉(zhuǎn)子實際外徑 ==120mm</p><p>　　根據(jù)以上計算數(shù)據(jù)，繪制出螺桿的端面圖 圖4.1以及轉(zhuǎn)子的三維圖 圖4.2。</p><p>

77、　　圖4.1 螺桿端面型線</p><p>　　圖4.2螺桿轉(zhuǎn)子三維圖</p><p><b>　　4.2 排氣量</b></p><p>　　4.2.1 理論排氣量</p><p>　　Vth=CuCnn1/D02 m3/min (4.1)</p><p>　　n1——陽轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 3000r

78、/min</p><p>　　D0——陽轉(zhuǎn)子公稱直徑 0.125m</p><p>　　L——陽轉(zhuǎn)子工作長度 0.1875m</p><p>　　Cn——面積利用系數(shù)選取為0.521</p><p>　　Cu——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。按表4.2

79、選取Cu=0.971</p><p>　　表4.2扭角系數(shù)參考值</p><p>　　根據(jù)公式(4.1)計算理論排氣量</p><p>　　=0.971×0.521×3000×0.1875×0.125×0.125</p><p><b>　　=4.45</b></p

80、><p>　　4.2.2 實際排氣量</p><p><b>　　(4.2)</b></p><p>　　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4.3</p><p>　　表4.3不同轉(zhuǎn)子型線的排氣系數(shù)</p><p>　　選取=0.809則按式(4.2)實際排氣量<

81、/p><p>　　=0.809×4.45=3.6</p><p><b>　　4.3 進排氣孔口</b></p><p>　　4.3.1 軸向進氣口</p><p>　　a.陽轉(zhuǎn)子軸向進氣口</p><p><b>　　(4.3)</b></p><

82、p>　　式中 ——陽轉(zhuǎn)子齒數(shù)</p><p><b>　　——陽轉(zhuǎn)子扭角</b></p><p>　　——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</p><p>　　將=4 =300°=35°帶入式（4.3）計算得</p><p><b>　　=267.5°&

83、lt;/b></p><p>　　b. 陰轉(zhuǎn)子軸向進氣口</p><p><b>　　(4.4)</b></p><p>　　式中——陰轉(zhuǎn)子的軸向端面進氣口</p><p><b>　　——傳動比</b></p><p>　　——因扭角較大引起的進氣不足的修正，取=20

84、°～30°</p><p>　　由式（4.4）計算得</p><p><b>　　==200°</b></p><p>　　4.3.2軸向排氣口</p><p>　　由軸向及徑向兩部分組成，壓力比較高時可不設(shè)徑向排氣口。本機壓力比較高，故僅有軸向排氣口。</p><p&g

85、t;　　a. 陽轉(zhuǎn)子軸向排氣口</p><p><b>　　(4.5)</b></p><p>　　——陰轉(zhuǎn)子齒寬前面頂點在H點與兩轉(zhuǎn)子軸心連線間的夾角</p><p>　　——陰轉(zhuǎn)子齒寬背面頂點e與齒谷中心線間的夾角</p><p>　　由式（4.5）計算的</p><p>　　=35+300-

86、196.7=138°</p><p>　　b. 陰轉(zhuǎn)子軸向排氣口</p><p><b>　　(4.6)</b></p><p>　　=200+（25+12+39）-131=125°</p><p>　　4.4 極限真空度、功率及冷卻水量</p><p>　　表4.4是韓國Ko

87、wel Precision 公司NEOVAC系列螺桿式雙頭干式真空泵的參數(shù)表。參考表4.4 選取電機功率7.5Kw，冷卻水量7L/Min,極限真空度為2.66pa。</p><p>　　表4.4 NEOVAC系列螺桿式雙頭干式真空泵參數(shù)</p><p>　　電機選取 Y系列三相異步電機Y 132S2-2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)

88、量70Kg</p><p>　　4.5 軸的強度計算</p><p>　　螺桿式雙頭干式真空泵的陰陽螺桿所受彎矩不大，故可按扭轉(zhuǎn)強度條件計算。</p><p>　　考慮到材料的成本及工藝要求，軸材料選取45鋼，調(diào)制處理。由表4.5查得其許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力=40MPa。</p><p>　　按扭轉(zhuǎn)強度估算軸的最小直徑</p><

89、p><b>　　(4.7)</b></p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=14.6mm</b></p><p>　　對于直徑d小于等于100的軸，有一個鍵槽時，軸的直徑增大5％～7％，有兩個鍵槽時，應(yīng)增大10％～15％,即最小直徑應(yīng)大于15.1mm。故取軸的最小直

90、徑為30mm完全可以滿足軸的強度要求，且留有足夠的安全系數(shù)。</p><p>　　4.6 同步齒輪的設(shè)計計算</p><p>　　同步齒輪副通常采用斜齒圓柱齒輪。原因如下：</p><p>　　(1) 在多數(shù)情況下，當(dāng)傳動比和中心距給定時，選取標(biāo)準(zhǔn)齒型的直齒副是困難的，因為傳動比和中心距都是由選定的轉(zhuǎn)子齒數(shù)和流通部分尺寸決定的。</p><p&g

91、t;　　(2) 通常同步齒輪副在高轉(zhuǎn)速區(qū)內(nèi)工作，為此推薦采用斜齒傳動。</p><p>　　(3) 直齒齒輪副對安裝和制造的誤差特別敏感，因為齒側(cè)表面在其整個長度上每一瞬間都以同一齒廓點工作。</p><p>　　(4) 斜齒輪的重疊系數(shù)比直齒輪大得多。</p><p>　　故本設(shè)計采用斜齒圓柱齒輪。</p><p>　　4.6.1 齒輪尺寸

92、計算</p><p><b>　　中心距 a=100</b></p><p><b>　　傳動比 =3：2</b></p><p>　　模數(shù) 初步選為3</p><p>　　齒數(shù)初定為 =26 =39</p><p>　　螺旋角 (4.8)</p>&l

93、t;p><b>　　=</b></p><p>　　=12°50′20″</p><p>　　8°～15°故模數(shù)確定為=3，齒數(shù)確定為=26，=39。</p><p>　　4.6.2齒輪強度校核</p><p>　　齒輪材料采用20Cr滲碳淬火，齒面硬度59HRC，查得 ==1500M

94、pa，取安全系數(shù)=1.2，則</p><p>　　=1500/1.2=1250 MPa</p><p>　　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。</p><p><b>　　小齒輪上的轉(zhuǎn)矩</b></p><p><b>　　驗算齒面接觸強度</b></p>&

95、lt;p>　　==379.Pa<，安全。</p><p><b>　　5 結(jié)論與展望</b></p><p>　　本論文是圍繞“干式雙螺桿真空泵的設(shè)計”這一課題的設(shè)計而進行的。論文主要做了以下一些工作綜合分析了干式螺桿泵的發(fā)展及其應(yīng)用前景，指出了其螺桿型線的重要性，確立了本論文所要研究的土要方向;根據(jù)現(xiàn)有的螺桿設(shè)計理論和真空獲得設(shè)備要求及干式螺桿泵的工作

96、原理和設(shè)計過程，確立烈線設(shè)計的原則:從共扼理論和螺桿真空泵工作原理的角度分析螺桿轉(zhuǎn)子型線的要求，結(jié)合雙螺桿壓縮機和螺桿泵的相關(guān)理論從而對螺桿泵進行設(shè)計。</p><p>　　對螺桿泵的理論研究方面應(yīng)更深入一層，形成系統(tǒng)的設(shè)計理念，為螺桿真空泵的設(shè)計與制造提供更為準(zhǔn)確的理論依據(jù):在刑線嚙合特性、轉(zhuǎn)子受力變形和受熱膨脹等方面研究的基礎(chǔ)上，創(chuàng)造新的高效型線，以保證型線加工簡單.齒間密封容積大，泄漏二角形小，抽速人，抽氣

97、效率高。研究抽氣和排氣過程的氣體流動特性，在流場分析的基礎(chǔ)上，使得吸排氣口的面積、形狀和位置布置更合理;研究轉(zhuǎn)子螺旋齒面的加工工藝，除研究高精度和高生產(chǎn)率的專用設(shè)備外，還要研究新型少切削和無切削加工工藝:泵體的結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)緊湊輕便，研究泵體和轉(zhuǎn)子軸間的動密封，以獲得更高真空。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 徐成海. 真空工程技

98、術(shù)[M]. 化學(xué)工業(yè)出版社,2006.</p><p>　　[2] 楊乃恒. 干式真空泵的原理特征及其應(yīng)用[J], 2000.(03)</p><p>　　[3] 王瓊娥. 雙螺桿真空泵轉(zhuǎn)子型線設(shè)計與仿真研究[M]. 浙江大學(xué), 2005.</p><p>　　[4] 劉春姐. 螺桿型真空泵轉(zhuǎn)子型線的研究[J]. 東北大學(xué), 2006.</p><

99、;p>　　[5] 郭蓓,薛建國,牛瑞. 干式螺桿泵的研究現(xiàn)狀與展望[J]. 2009.(05).</p><p>　　[6] 何云信. 容積式真空泵結(jié)構(gòu)形式的探討[J], 廣西大學(xué), 2002.(02).</p><p>　　[7] 王鑫. 螺桿型干式真空泵參數(shù)化軟件的開發(fā)[J], 東北大學(xué), 2002.(02).</p><p>　　[8] 李錦云,杜經(jīng)民,

100、李寶仁. 基于真空泵的正負壓連續(xù)控制系統(tǒng). 2005.(12).</p><p>　　[9] 江浩. 新型真空技術(shù)——干式真空泵. 通用機械[J],2003.(09).</p><p>　　[10] 王寶民. 真空泵運行優(yōu)化的探究. 華北電力技術(shù)[J], 2010. (08).</p><p>　　[11] 姜燮昌. 真空泵的計算. 通用機械[J], 2005.(0

101、2)</p><p>　　[12] 諶乾坤. 干式真空泵的優(yōu)化選擇. 集成電路應(yīng)用[J], 2004. (07).</p><p>　　[13] 張世偉等.一種新型無油螺桿真空泵單頭變螺距轉(zhuǎn)子型線的研究[J],2003.</p><p>　　[14] 高振榕譯.螺桿壓縮機手冊[M],機械工業(yè)出版社,1985.</p><p>　　[15] 吳

102、保志.螺桿式制冷壓縮機[M].機械工業(yè)出版社,1985.</p><p>　　[16] 機械工程手冊[M].機械工業(yè)出版社,1982.</p><p>　　[17] 朱家誠等.機械設(shè)計基礎(chǔ)[M],合肥工業(yè)大學(xué)出版社,2003.</p><p>　　[18] Kisu Im.Screw Vacuum Pump. UK Patent Application,2,292,

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104、;<p><b>　　致謝</b></p><p>　　本論文是在指導(dǎo)老師彭老師的潛心指導(dǎo)下完成的，彭老師淵博的學(xué)識.踏實而嚴謹?shù)膶W(xué)術(shù)作風(fēng)，精湛的學(xué)術(shù)水平，都給我留下了深刻的印象并使我受益匪淺。畢業(yè)設(shè)計期間，彭老師一直關(guān)心著我的進展，有不懂得問題彭老師總是會耐心的給予解答，并幫我指出設(shè)計中的錯誤和不足。彭老師在我論文寫作過程中，給與我很大的幫助，使我得到不少的提高。這對于我以后

105、的工作和學(xué)習(xí)都有一種巨大的幫助，感謝他細心而又耐心的輔導(dǎo)。另外，還有同組的幾位同學(xué)的互相幫助，齊心協(xié)力，這里一并表示感謝。</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計（論文）獨創(chuàng)性聲明</p><p>　　秉承學(xué)校嚴謹?shù)膶W(xué)風(fēng)與優(yōu)良的科學(xué)道德，本人聲明所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文）是我個人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，畢業(yè)設(shè)計（論文）中不包含其他人已經(jīng)

106、發(fā)表或撰寫過的成果，不包含他人已申請學(xué)位或其他用途使用過的成果。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻均已在論文中作了明確的說明并表示了致謝。</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計（論文）與資料若有不實之處，本人承擔(dān)一切相關(guān)責(zé)任。</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計（論文）作者簽名：</p><p><b>　　指導(dǎo)教師簽名：</b></p>