羅茨泵偏心圓弧轉子型線的組成及型值計算
羅茨真空泵在石油化工、礦山、建材、水下工程等領域都有廣泛的應用, 近年來羅茨機組應用劇增,對國民經濟的發(fā)展起著不容忽視的作用。羅茨轉子是羅茨泵的核心組件, 直接影響著機器的性能。目前, 羅茨轉子主要有大圓弧齒頂漸開線型、圓包絡線型等。在選擇轉子型線時, 主要考慮轉子的以下因素:
① 容積利用系數(shù)盡可能大, 也就是相同的工作參數(shù)下的轉子所占面積最小;
② 羅茨轉子要有良好的對稱性, 轉子嚙合性好, 保證運轉平穩(wěn), 無噪音, 互換性好;
③ 要保證轉子具有足夠的強度, 不能斷裂;
④ 容易制造, 易得到較高的精度;
⑤ 氣密性好, 不漏串氣, 轉子轉動時間隙不能變化太大。
目前國內使用的主要是大圓弧齒頂漸開線葉型,面積利用系數(shù)低, 氣密性差, 嚙合間隙變化大。本文對偏心圓弧轉子型線進行了研究, 以期望能克服這些缺點。
偏心圓弧轉子型線和圓弧轉子型線的區(qū)別在于前者圓弧的圓心與對稱軸有一定偏離, 而后者的圓弧圓心在對稱軸上。所以偏心圓弧轉子會比圓弧轉子顯得瘦。下面我們將研究偏心圓弧轉子型線。由于轉子是對稱圖形, 所以只需研究1/4 轉子即可, 轉子圖形如圖1 所示。
圖1 四分之一轉子截面圖
對于偏心圓弧轉子型線, 主要參數(shù)有轉子直徑D,中心距A,齒頂圓弧寬度b,偏心距離f和g。下面給出各段的型線方程。
(1) AB段
AB段是圓弧, 以保證齒頂?shù)?a target="_blank" href="http://www.lalazzu.cn/seal/">密封,AB段的參數(shù)方程為
式中 K=arcsin(b/D) b 為齒頂圓弧的寬度。
(2) BC段
BC 段為偏心圓弧, 參數(shù)方程為
(3) CD 段
CD段是偏心圓弧BC的包絡線, 也是轉子型線難繪制的部分, 如果用描點法畫會很不精確, 因此考慮用程序來繪制。本文采用LISP程序實現(xiàn)CD段的繪制。在設計時, 根據(jù)理論排氣量選取合適的D、A 、b, 再用程序計算試代出合適的f、g值。本程序同時計算了r值。CD段方程形成如下圖所示。
圖2 嚙合點坐標圖建立方程如下
(4) EF段
EF 段是齒根圓弧, 以保證根部強度, 其參數(shù)方程為
(5) D 段
在繪制偏心圓弧轉子型線時, 在DE 段會留有一段間隙, 必須用一條曲線來過渡。一般選擇用一段圓弧來連接DE, 圓弧半徑要根據(jù)具體的尺寸來定,選取圓弧的原則是既要保證可靠性(兩轉子不發(fā)生干涉) 又要保證經濟性(盡量減少泄漏)。根據(jù)以上方程就可以畫出轉子型線了。
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