一种干式螺杆真空泵的螺杆组件的制作方法

本发明属于真空泵设备技术领域，涉及一种干式螺杆真空泵的螺杆组件。

背景技术：

螺杆真空泵是利用一对螺杆在泵壳中作同步高速反向旋转而产生的吸气和排气作用的抽气设备，它是油封式真空泵的更新换代产品，能抽除含有大量水蒸汽及少量粉尘的气体场合，在国内各大制药和化工企业得到广泛应用。

螺杆真空泵的关键技术是互相啮合的螺杆，互相啮合的螺杆关键是端面型线，螺杆的端面型线，即转子的齿面与转子轴线垂直面的截交线；端面型线直接影响到螺杆真空泵的性能，如密封性、效率、面积利用系数等，同时决定了泵的加工制造成本。

中国专利文献公开了一种螺杆真空泵的螺杆组件【授权公告号CN104019034B】，螺杆的端面型线由一段外摆线、一段内摆线、一段齿根圆弧、一段长幅外摆线和一段齿顶圆弧组成。该专利中外摆线和内摆线均为曲线结构，因此该螺杆转子的结构相对复杂，导致不易加工，同时与齿根圆弧相连的内摆线为内凹的曲线，导致螺杆转子根部厚度相对较小，导致螺杆转子根部的强度相对较小，导致螺杆的强度较小。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种干式螺杆真空泵的螺杆组件，本发明解决的技术问题是在保证两根螺杆能实现正确的啮合的情况下使得螺杆加工方便且强度大。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：

一种干式螺杆真空泵的螺杆组件，包括两根端面型线相同、旋向相反的螺杆，所述螺杆的端面型线由依次连接的一段齿顶圆弧段、一段摆线段、一段齿根圆段、一段衔接段和一段衔接包络线段组成，其特征在于，所述衔接段为直线，所述齿根圆段上与衔接段相连一端端点的切线与衔接段共线，所述衔接包络线段为曲线，所述衔接包络线段上与衔接段相连一端端点的切线与衔接段共线，所述衔接包络线段与齿顶圆弧段之间圆滑过渡，其中一根螺杆上的衔接段与另一根螺杆上的衔接包络线段共轭。

采用上述端面型线的两根螺杆在异向同步旋转时能实现正确的啮合，保证干式螺杆真空泵的正常运行；具体来说，在旋转时其中一根螺杆的衔接包络线段与另一根螺杆上的衔接段啮合，其中一根螺杆的衔接段与另一根螺杆上的衔接包络线段啮合，其中一根螺杆的齿根圆段与另一根螺杆上的齿顶圆弧段啮合，其中一根螺杆的摆线段与另一根螺杆上的摆线段和齿顶圆弧段相交的交点啮合，其中一根螺杆的齿顶圆弧段与另一根螺杆上的齿根圆段啮合，其中一根螺杆上的摆线段和齿顶圆弧段相交的交点与另一根螺杆上的摆线段啮合；同时衔接段为直线，衔接包络线段为曲线的结构使得螺杆转子的结构相对简单，因此在加工时使得加工方便，减少加工成本；进一步的由齿根圆段上与衔接段相连一端端点的切线与衔接段共线可知，螺杆转子的根部相对更大，螺杆转子根部强度高，提高了螺杆的整体强度。

在上述的干式螺杆真空泵的螺杆组件中，所述衔接包络线段的曲率自与齿顶圆弧段相连的一端向另一端增大。衔接包络线段的结构能保证两根螺杆在异向同步旋转时能实现正确的啮合。

在上述的干式螺杆真空泵的螺杆组件中，所述衔接包络线段的方程式为：式中Ro为节圆半径，Rn为齿根圆段半径，t1为变量，t1的取值范围t1∈[0,π/2]。上述衔接包络线段能保证两根螺杆在异向同步旋转时能实现正确的啮合；同时使得螺杆转子根部强度高，使得螺杆转子的结构相对简单，加工更方便。

在上述的干式螺杆真空泵的螺杆组件中，所述衔接段的方程式为：式中t2为变量，t2的取值范围上述衔接段能保证两根螺杆在异向同步旋转时能实现正确的啮合；同时使得螺杆转子根部强度高，使得螺杆转子的结构相对简单，加工更方便。

在上述的干式螺杆真空泵的螺杆组件中，所述衔接段对应的圆心角和衔接包络线段对应的圆心角大小均为α，α的大小为α＝π/4。衔接段对应的圆心角和衔接包络线段对应的圆心角为定值，关系保证两根螺杆在异向同步旋转时能实现正确的啮合。

在上述的干式螺杆真空泵的螺杆组件中，所述齿根圆段的半径Rn大小为式中Ro为节圆半径。齿根圆段与节圆半径的关系能保证两根螺杆在异向同步旋转时能实现正确的啮合。

在上述的干式螺杆真空泵的螺杆组件中，所述齿顶圆弧段对应的圆心角和所述齿根圆段对应的圆心角大小均为β，β的大小为β＝3π/4。采用衔接段为直线，衔接包络线段为曲线的结构时齿顶圆弧段的圆心角与齿根圆段对应的圆心角为定值，该关系保证两根螺杆在异向同步旋转时能实现正确的啮合。

在上述的干式螺杆真空泵的螺杆组件中，所述齿根圆段的方程式为：式中t3为变量，t3的取值范围t3∈[0,β]。上述齿根圆段与为直线的衔接段以及为曲线的衔接包络线段相匹配，能保证两根螺杆在异向同步旋转时能实现正确的啮合。

在上述的干式螺杆真空泵的螺杆组件中，所述齿顶圆弧段的方程式为：式中Rm为齿顶圆弧段的半径，Rm的大小为Rm＝2Ro-Rn，t4为变量，t4取值范围t4∈[0,β]。上述齿顶圆弧段与为直线的衔接段以及为曲线的衔接包络线段相匹配，能保证两根螺杆在异向同步旋转时能实现正确的啮合。

在上述的干式螺杆真空泵的螺杆组件中，所述摆线段的方程式为：式中t5为变量，t5取值范围t5∈[0,acos(Ro/Rm)]。上述摆线段与为直线的衔接段以及为曲线的衔接包络线段相匹配，能保证两根螺杆在异向同步旋转时能实现正确的啮合。

与现有技术相比，本干式螺杆真空泵的螺杆组件具有能保证两根螺杆在异向同步旋转时能实现正确的啮合，同时使得螺杆转子根部强度高，螺杆转子结构相对简单，实现加工更方便的优点。

附图说明

图1是本螺杆组件中两个螺杆啮合时的局部剖视示意图。

图2是本螺杆组件的转子型线的结构示意图。

图3是两根螺杆每转动24°时不同角度的状态图。

图中，1、螺杆；2、齿顶圆弧段；3、摆线段；4、齿根圆段；5、衔接段；6、衔接包络线段。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1和图2所示，干式螺杆真空泵的螺杆组件包括两根端面型线相同、旋向相反的螺杆1，螺杆1的端面型线由依次连接的一段齿顶圆弧段2、一段摆线段3、一段齿根圆段4、一段衔接段5和一段衔接包络线段6组成，衔接段5为直线，齿根圆段4上与衔接段5相连一端端点的切线与衔接段5共线，衔接包络线段6为曲线，衔接包络线段6的曲率自与齿顶圆弧段2相连的一端向另一端增大，衔接包络线段6上与衔接段5相连一端端点的切线与衔接段5共线，衔接包络线段6与齿顶圆弧段2之间圆滑过渡，其中一根螺杆1上的衔接段5与另一根螺杆1上的衔接包络线段6共轭。

衔接包络线段6的方程式为：

式中Ro为节圆半径，Rn为齿根圆段4半径，t1为变量，t1的取值范围t1∈[0,π/2]，或者衔接包络线段6还可通过的方程式表示，式中Ro为节圆半径，Rn为齿根圆段4半径，t1为变量，t1的取值范围t1∈[0.7071,1]。

衔接段5的方程式为：式中t2为变量，t2的取值范围衔接段5对应的圆心角和衔接包络线段6对应的圆心角大小均为α，α的大小为α＝π/4。

齿根圆段4的半径为：式中Ro为节圆半径。齿顶圆弧段2对应的圆心角和齿根圆段4对应的圆心角大小均为β，β的大小为β＝3π/4。

齿根圆段4的方程式为：式中t3为变量，t3的取值范围t3∈[0,β]。齿顶圆弧段2的方程式为：式中Rm为齿顶圆弧段2的半径，Rm的大小为Rm＝2Ro-Rn，t4为变量，t4取值范围t4∈[0,β]。摆线段3的方程式为：式中t5为变量，t5取值范围t5∈[0,acos(Ro/Rm)]。

本实施例中，当节圆半径为Ro＝20时，齿根圆段4半径为齿顶圆弧段2的半径为衔接包络线段6为衔接段5为：齿根圆段4为

齿顶圆弧段2为

摆线段3为

具体本实施例中型线与行业标准的对比数据如下：

由上表格可知，采用本螺杆组件的干式螺杆真空泵其在保证抽气效率的情况下极限压力、噪声和配用功率的参数均优于行业标准。

如图3所示，在旋转时，图3中2、3为一根螺杆1的齿根圆段4与另一根螺杆1上的齿顶圆弧段2啮合；图3中4为一根螺杆1的摆线段3与另一根螺杆1上的摆线段3和齿顶圆弧段2相交的交点啮合；图3中4、5为一根螺杆1的摆线段3与另一根螺杆1上的摆线段3和齿顶圆弧段2相交的交点啮合，同时一根螺杆1上的摆线段3和齿顶圆弧段2相交的交点与另一根螺杆1上的摆线段3啮合；图3中6为一根螺杆1上的摆线段3和齿顶圆弧段2相交的交点与另一根螺杆1上的摆线段3啮合；图3中7、8、9为一根螺杆1上的齿顶圆弧段2与另一根螺杆1上的齿根圆段4啮合；图3中10、11、12为一根螺杆1上的衔接段5与另一根螺杆1上的衔接包络线段6啮合；图3中13、14、15、1为一根螺杆1衔接包络线段6与另一根螺杆1上的衔接段5啮合。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。