一種等螺距變齒寬的螺桿轉(zhuǎn)子的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及干式雙螺桿真空栗，特別涉及適用于干式雙螺桿真空栗的一種等 螺距變齒寬的螺桿轉(zhuǎn)子。
【背景技術(shù)】
[0002] 干式雙螺桿真空栗是一種容積式真空栗，是通過2個能夠?qū)崿F(xiàn)嚙合的螺桿轉(zhuǎn)子的 同步異向雙回轉(zhuǎn)運動，在2個螺桿轉(zhuǎn)子和栗體內(nèi)腔之間形成多個周期性變化的工作腔容積， 實現(xiàn)氣體的吸入、增壓和排出，在栗的進口處形成真空;工作腔是通過2個相互嚙合的螺桿 轉(zhuǎn)子和栗體內(nèi)腔之間形成的，各個工作腔之間的密封是通過2個螺桿轉(zhuǎn)子之間的嚙合實現(xiàn) 的，因此螺桿轉(zhuǎn)子是最為關(guān)鍵的零部件，螺桿轉(zhuǎn)子的密封性能、效率、面積利用系數(shù)，直接影 響雙螺桿真空栗的外形尺寸、抽速和極限真空度。
[0003]螺桿轉(zhuǎn)子是由螺桿轉(zhuǎn)子的軸向截面型線沿圓柱螺旋線作軸向螺旋展開生成的;常 用的螺桿轉(zhuǎn)子是等螺距等齒寬的螺桿轉(zhuǎn)子，其特點是從螺桿轉(zhuǎn)子的低壓端面到高壓端面， 螺桿轉(zhuǎn)子的螺距是不變的，螺桿轉(zhuǎn)子的齒寬，包括齒頂面寬度和齒底面寬度也是不變的；由 等螺距等齒寬的螺桿轉(zhuǎn)子所形成的工作腔容積是不變的，內(nèi)容積比等于1，即高壓工作腔容 積等于低壓工作腔容積;螺桿轉(zhuǎn)子的齒寬大小影響高、低壓工作腔內(nèi)的氣體通過齒頂面和 齒底面的泄漏，同時影響螺桿轉(zhuǎn)子的強度、剛度和軸向尺寸。
[0004] 在螺桿轉(zhuǎn)子所形成的工作腔中，由于在低壓端面I-I處的工作腔內(nèi)氣體壓力較低， 而高壓端面VI-VI處的工作腔內(nèi)氣體壓力較高;根據(jù)這一特點，優(yōu)化的螺桿轉(zhuǎn)子所形成的工 作腔容積、和齒寬的變化規(guī)律應該是:高壓工作腔容積較小，低壓工作腔容積較大;高壓工 作腔處的螺桿齒寬較大，低壓工作腔處的螺桿齒寬較小。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本實用新型提出了一種等螺距變齒寬的螺桿轉(zhuǎn)子，從螺桿轉(zhuǎn)子的低壓端面I-I到 高壓端面VI-VI，螺桿轉(zhuǎn)子的螺距(？1、？ 2、？3、？4)保持不變，而螺桿轉(zhuǎn)子的齒寬，包括齒頂面 寬度(MlM^M3)和齒根面寬度(m、N 2、N3)卻逐漸增大；由此螺桿轉(zhuǎn)子所形成的工作腔，其高 壓工作腔容積較小，而低壓工作腔容積較大，在高壓工作腔處螺桿轉(zhuǎn)子的齒寬較大，在低壓 工作腔處螺桿轉(zhuǎn)子的齒寬較小。
[0006] 本實用新型提出了一種雙螺桿真空栗，其特征是:使用本實用新型所提出的等螺 距變齒寬的螺桿轉(zhuǎn)子。
[0007] 本實用新型提出了一種雙螺桿壓縮機，其特征是:使用本實用新型所提出的等螺 距變齒寬的螺桿轉(zhuǎn)子。
[0008] 本實用新型提出了一種雙螺桿膨脹機，其特征是:使用本實用新型所提出的等螺 距變齒寬的螺桿轉(zhuǎn)子。
[0009] 為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案：
[0010] 確定螺桿轉(zhuǎn)子在不同軸向位置處的軸向截面型線，即確定軸向截面型線的曲線 簇;螺桿轉(zhuǎn)子的軸向截面型線是指用一個與螺桿轉(zhuǎn)子軸線相垂直的平面，在不同的軸向位 置處去截螺桿轉(zhuǎn)子，所截得的輪廓曲線。
[0011] 本實用新型所提出的等螺距變齒寬的螺桿轉(zhuǎn)子，在不同軸向位置處，螺桿轉(zhuǎn)子的 軸向截面型線都不相同，但其組成曲線的類型相同；在任一軸向位置處，螺桿轉(zhuǎn)子的軸向截 面型線都包括5段曲線和2個點，依次為：圓漸開線AB、點B、齒頂圓弧BC、點C、擺線CD、齒根圓 弧DE、擺線EA，其中齒根圓弧DE、圓漸開線AB都與擺線EA光滑連接，且齒頂圓弧BC的中心角 ZBOC和齒根圓弧DE的中心角ZDOE相等，即為中心角Θ;在不同的軸向位置處，螺桿轉(zhuǎn)子的 軸向截面型線都不相同，隨所在軸向位置的不同而變化，從螺桿轉(zhuǎn)子的低壓端面I-I到高壓 端面VI-VI，螺桿轉(zhuǎn)子的軸向截面型線隨軸向位置的變化規(guī)律是：圓漸開線AB的基圓半徑R b 逐漸增大，圓漸開線AB的發(fā)生角α逐漸減小，齒頂圓弧BC和齒根圓弧DE的中心角Θ逐漸增大。
[0012] 雙螺桿真空栗包括相互嚙合的兩個螺桿轉(zhuǎn)子，即左旋螺桿轉(zhuǎn)子(301)和右旋螺桿 轉(zhuǎn)子(302);左旋、右旋的規(guī)定是：左旋是旋向符合左手法則，左手大拇指的指示方向為從螺 桿轉(zhuǎn)子的低壓端面I-I到高壓端面VI-VI，即圓柱螺旋線的軸向移動方向，其余四指的方向 是圓柱螺旋線的轉(zhuǎn)動方向；右旋是旋向符合右手法則，右手大拇指的指示方向為從螺桿轉(zhuǎn) 子的低壓端面I-I到高壓端面VI-VI，即圓柱螺旋線的軸向移動方向，其余四指的方向是圓 柱螺旋線的轉(zhuǎn)動方向。
[0013] 相互嚙合的2個螺桿轉(zhuǎn)子:左旋螺桿轉(zhuǎn)子(301)和右旋螺桿轉(zhuǎn)子(302)，都包括5個 齒面、和2條圓柱螺旋線，右旋螺桿轉(zhuǎn)子（302)的組成齒面和圓柱螺旋線依次為:擺線齒面 (1)、斜齒面(2)、圓柱螺旋線(3)、齒頂面(4)、圓柱螺旋線(5)、凹齒面(6)、齒根面(7)，且斜 齒面(2)、齒根面(7)都與擺線齒面（1)光滑連接;左旋螺桿轉(zhuǎn)子(301)的組成齒面和圓柱螺 旋線依次為:擺線齒面（1?、斜齒面(2')、圓柱螺旋線(3〇、齒頂面(4〇、圓柱螺旋線（5〇、 凹齒面(6')、齒根面(7')，且斜齒面(2')、齒根面(7')都與擺線齒面（I')光滑連接;在同步 異向雙回轉(zhuǎn)運動的工作過程中，右旋螺桿轉(zhuǎn)子(302)的擺線齒面（1)、斜齒面(2)、圓柱螺旋 線(3)、齒頂面(4)、圓柱螺旋線(5)、凹齒面(6)、齒根面(7)，分別與左旋螺桿轉(zhuǎn)子(301)的圓 柱螺旋線(30、斜齒面(2')、擺線齒面（I')、齒根面(7')、凹齒面(6')、圓柱螺旋線(5')、齒 頂面(4')能夠?qū)崿F(xiàn)正確的嚙合;在任一軸向位置處，左旋螺桿轉(zhuǎn)子(301)和右旋螺桿轉(zhuǎn)子 (302)的軸向截面型線相同，且左旋螺桿轉(zhuǎn)子(301)的軸向截面型線（201)中的圓漸開線AB、 點B、齒頂圓弧BC、點C、擺線CD、齒根圓弧DE和擺線EA，分別與右旋螺桿轉(zhuǎn)子(302)的軸向截 面型線（202)中的圓漸開線ba、擺線ae、齒根圓弧ed、擺線dc、點c、齒頂圓弧cb、點b能夠?qū)崿F(xiàn) 正確的嚙合。
[0014] 左旋螺桿轉(zhuǎn)子(301)是由一系列螺桿轉(zhuǎn)子的軸向截面型線（201)沿左旋等螺距圓 柱螺旋線作螺旋展開而生成；右旋螺桿轉(zhuǎn)子（302)是由一系列螺桿轉(zhuǎn)子的軸向截面型線 (202)沿右旋等螺距圓柱螺旋線作螺旋展開而生成；左旋等螺距圓柱螺旋線與右旋等螺距 圓柱螺旋線的旋向不同；
[0015]左旋等螺距圓柱螺旋線的方程為：
[0019] 式中：τ為螺旋展開角，rad;R為螺旋線基圓半徑，mm;n為螺旋圈數(shù)，n22;P為螺桿 轉(zhuǎn)子的螺距，mm 〇
[0020] 在任一軸向位置處，螺桿轉(zhuǎn)子的軸向截面型線都包括5段曲線：圓漸開線AB、齒頂 圓弧BC、擺線CD、齒根圓弧DE、擺線EA;在不同的軸向位置，即對應不同的螺旋展開角τ，各曲 線的曲線簇方程如下：
[0021] ①圓漸開線AB的曲線簇方程為：
[0023]式中：t為角度參數(shù)，rad;Rb(T)為不同軸向位置處圓漸開線AB的基圓半徑;α(τ)為 不同軸向位置處圓漸開線AB的發(fā)生角;Rb(T)和α(τ)由如下公式確定：
[0026]式中：k為系數(shù);Rbs、Rbe分別為低壓端面I-I和高壓端面VI-VI的螺桿轉(zhuǎn)子的軸向截 面型線中的圓漸開線AB的基圓半徑，mm;
[0027]②齒頂圓弧BC的曲線簇方程為：
[0029] 式中：Ri為齒頂圓弧半徑，mm;
[0030]③擺線⑶的曲線簇方程為：
[0032] 式中：R2為節(jié)圓半徑，mm;
[0033]④齒根圓弧DE的曲線簇方程為：
[0035] 式中：R3為齒根圓弧半徑，mm;
[0036]⑤擺線EA的曲線簇方程為：
[0038] 式中：θ(τ)為不同軸向位置處齒頂圓弧BC和齒根圓弧DE的中心角，由如下公式確 定：
[0040] 本實用新型的有益效果為：
[0041] 所提出的一種等螺距變齒寬的螺桿轉(zhuǎn)子，從螺桿轉(zhuǎn)子的低壓端面I-I到高壓端面 VI-VI，螺桿轉(zhuǎn)子的螺距(？1、內(nèi)、？3、？4)保持不變，而螺桿轉(zhuǎn)子的齒寬，包括齒頂面寬度(1 1、 Μ2、Μ3)和齒根面寬度(NhN^N3)卻逐漸增大;螺桿轉(zhuǎn)子的低壓端面I-I可作為雙螺桿真空栗 的吸氣端，高壓端面VI-VI可作為雙螺桿真空栗的排氣端；由此增加了吸氣容積、減小了排 氣容積、增加了內(nèi)容積比，實現(xiàn)了工作腔容積從吸氣端到排氣端的變化規(guī)律與工作腔內(nèi)氣 體增壓過程的變化規(guī)律相一致，即吸氣腔容積大，排氣腔容積小；同時在排氣端螺桿齒寬較 大，在吸氣端螺桿齒寬較小，減小了各工作腔之間通過齒頂面的氣體泄漏，實現(xiàn)了螺桿轉(zhuǎn)子 的齒寬從吸氣端到排氣端的變化規(guī)律與工作腔內(nèi)氣體壓力的變化規(guī)律相一致;因此該螺桿 轉(zhuǎn)子具有結(jié)構(gòu)緊湊、強度高、剛度高、密封性能好的優(yōu)點，提高了雙螺桿真空栗的極限真空 度和抽速。
[0042]與現(xiàn)有的等螺距等齒寬的螺桿轉(zhuǎn)子相比，所提出的一種等螺距變齒寬的螺桿轉(zhuǎn)子 具有如下優(yōu)點:①能夠形成較大的低壓工作腔容積、較小的高壓工作腔容積，因此具有較大 的內(nèi)容比，有利于提高真空栗的極限真空度和抽速;②在壓力較高的工作腔處，螺桿轉(zhuǎn)子的 齒寬較大，具有更強的級間泄漏阻擋能力，能夠使減小氣體在各個工作腔之間的泄漏;③強 度高、剛度高。
【附圖說明】
[0043]圖1為等螺距變齒寬螺桿轉(zhuǎn)子的軸向截面型線圖。
[0044]圖2為相互嚙合的2個螺桿轉(zhuǎn)子軸向截面型線之間的嚙合圖。
[0045]圖3為等螺距變齒寬的螺桿轉(zhuǎn)子圖。
[0046]圖4為2個等螺距變齒寬的螺桿轉(zhuǎn)子的嚙合圖。
[0047]圖中：Ri-齒頂圓半徑；R2-節(jié)圓半徑；R3-齒根圓半徑；Rb-圓漸開線的基圓半 徑;α-圓漸開線的發(fā)生角；Θ-齒頂圓弧BC和齒根圓弧DE的中心角；201、202-螺桿轉(zhuǎn)子軸 向截面型線;301-左旋螺桿轉(zhuǎn)子;302-右旋螺桿轉(zhuǎn)子；1、1'一擺線齒面;2、2'-斜齒面;3、 3'、5、5' -圓柱螺旋線;4、4' 一齒頂面