羅茨泵偏心圓弧轉(zhuǎn)子型線的組成及型值計(jì)算
羅茨真空泵在石油化工、礦山、建材、水下工程等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用, 近年來(lái)羅茨機(jī)組應(yīng)用劇增,對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著不容忽視的作用。羅茨轉(zhuǎn)子是羅茨泵的核心組件, 直接影響著機(jī)器的性能。目前, 羅茨轉(zhuǎn)子主要有大圓弧齒頂漸開線型、圓包絡(luò)線型等。在選擇轉(zhuǎn)子型線時(shí), 主要考慮轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子所占面積最小;
② 羅茨轉(zhuǎn)子要有良好的對(duì)稱性, 轉(zhuǎn)子嚙合性好, 保證運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn), 無(wú)噪音, 互換性好;
③ 要保證轉(zhuǎn)子具有足夠的強(qiáng)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(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間隙不能變化太大。
目前國(guó)內(nèi)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(duì)偏心圓弧轉(zhuǎn)子型線進(jìn)行了研究, 以期望能克服這些缺點(diǎn)。
偏心圓弧轉(zhuǎn)子型線和圓弧轉(zhuǎn)子型線的區(qū)別在于前者圓弧的圓心與對(duì)稱軸有一定偏離, 而后者的圓弧圓心在對(duì)稱軸上。所以偏心圓弧轉(zhuǎn)子會(huì)比圓弧轉(zhuǎn)子顯得瘦。下面我們將研究偏心圓弧轉(zhuǎn)子型線。由于轉(zhuǎn)子是對(duì)稱圖形, 所以只需研究1/4 轉(zhuǎn)子即可, 轉(zhuǎn)子圖形如圖1 所示。
圖1 四分之一轉(zhuǎn)子截面圖
對(duì)于偏心圓弧轉(zhuǎn)子型線, 主要參數(shù)有轉(zhuǎn)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://genius-power.com/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(luò)線, 也是轉(zhuǎn)子型線難繪制的部分, 如果用描點(diǎn)法畫會(huì)很不精確, 因此考慮用程序來(lái)繪制。本文采用LISP程序?qū)崿F(xiàn)CD段的繪制。在設(shè)計(jì)時(shí), 根據(jù)理論排氣量選取合適的D、A 、b, 再用程序計(jì)算試代出合適的f、g值。本程序同時(shí)計(jì)算了r值。CD段方程形成如下圖所示。
圖2 嚙合點(diǎn)坐標(biāo)圖建立方程如下
(4) EF段
EF 段是齒根圓弧, 以保證根部強(qiáng)度, 其參數(shù)方程為
(5) D 段
在繪制偏心圓弧轉(zhuǎn)子型線時(shí), 在DE 段會(huì)留有一段間隙, 必須用一條曲線來(lái)過渡。一般選擇用一段圓弧來(lái)連接DE, 圓弧半徑要根據(jù)具體的尺寸來(lái)定,選取圓弧的原則是既要保證可靠性(兩轉(zhuǎn)子不發(fā)生干涉) 又要保證經(jīng)濟(jì)性(盡量減少泄漏)。根據(jù)以上方程就可以畫出轉(zhuǎn)子型線了。
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