螺杆型干式真空泵转子结构和性能研究

论文摘要

螺杆型干式真空泵属于干泵的一种。其结构简单,运动的零部件少,工作稳定性高,能抽除含有粉尘或有腐蚀性的气体、维修简单而且高效节能无污染。因此受到越来越多制造和应用单位的重视,在干式真空泵市场中占有重要的地位,为了适应高新产业和特殊应用场合的需要,东北大学过程装备与环境工程研究所正研究开发螺杆型干泵。本文以螺杆型干式真空泵为研究对象,对双螺杆真空泵的啮合特性,转子型线组成和方程,以及泄漏问题等内容进行了深入的研究和探讨,主要完成了以下工作：本文分别给出了螺杆转子单齿等螺距梯形齿型线和单齿等螺距凹齿面型线,以及单齿等螺距渐开线型线这几种型线的端面方程及空间曲线方程,并给出了各段原始齿形曲线及其共轭曲线的方程。同时给出两种方程不仅有利于螺杆加工刀具的设计,同时也有利于螺杆立体造型。用三维软件Pro/E中的干涉检查和运动仿真功能,分析了阿基米德螺线在斜齿面上的干涉原因并提出了一种新的型线——渐开线齿面方程,用Matlab软件绘图并验证渐开线型线是符合转子型线设计要求的型线。新的转子型线的提出对于促进我国螺杆式真空泵的开发生产具有重要意义。介绍了螺杆转子的级间泄漏过程和螺杆真空泵泄漏通道中气体的流动状态。给出了螺杆转子级间泄漏通道的构成以及泄漏面积的详细计算公式和图表。根据计算结果分析：转子齿顶圆面与泵腔内壁间构成的泄漏通道面积占总泄漏面积的70%以上。转子齿顶圆面和泵腔内壁间所构成的泄漏通道与转子齿顶圆面和齿根圆面构成的泄漏通道是泵内级间泄漏的主要通道,其两壁面间的泄漏量主要由两平板间的库特流动引起。由于转子齿顶圆面和齿根圆面构成的泄漏通道中相对运动速度比较大,所以泄漏量也相对较大。本文还根据所列出的泄漏量计算公式估算了BUSCH生产的COMBRA系列AC0400型螺杆真空泵的返流气体泄漏量,极限真空度并绘制了抽速曲线。泄漏通道面积和泄漏量的计算对预测泵的性能有重要的意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.1.1 干式真空泵发展概况
• 1.1.2 干式真空泵简介
• 1.2 螺杆型干式真空泵概述
• 1.2.1 基本结构
• 1.2.2 抽气过程
• 1.2.3 特点
• 1.2.4 主要类型
• 1.3 国内外研究现状
• 1.3.1 国外研究现状
• 1.3.2 国内研究现状
• 1.4 课题研究的内容和意义
• 1.4.1 课题研究内容
• 1.4.2 课题研究意义
• 第2章 螺杆转子齿形方程的建立
• 2.1 螺杆型干式真空泵转子研究概况
• 2.2 螺杆型干式真空泵转子型线设计原则
• 2.2.1 转子型线要素
• 2.2.2 转子型线设计原则
• 2.3 转子端面型线构成原理
• 2.3.1 坐标系的建立
• 2.3.2 坐标系变换
• 2.3.3 齿曲线方程及其参数变化范围
• 2.3.4 齿曲线的共轭曲线方程
• 2.3.5 共轭曲线的啮合线方程
• 2.4 常见型线分析
• 2.4.1 型线构成
• 2.4.2 梯形齿转子型线方程
• 2.4.3 凹齿面转子型线方程
• 2.4.4 渐开线型线方程
• 2.5 本章小结
• 第3章 螺杆真空泵级间泄漏的计算
• 3.1 泵内的级间泄漏过程
• 3.1.1 螺杆泵的四类密封条件
• 3.1.2 泵内的排气过程和级间泄漏过程
• 3.1.3 气体在螺杆泵中的流动状态
• 3.2 级间泄漏通道的构成与计算
• 3.2.1 泄漏通道面积的计算
• 3.2.2 计算结果分析
• 3.3 泄漏量的计算
• 3.4 泵的抽速和极限真空度
• 3.5 本章小结
• 第4章 结论与展望
• 4.1 总结
• 4.2 后续工作及展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文