CN114776589B - 真空泵转子及真空泵 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例提供了一种真空泵转子及真空泵，涉及真空泵领域。该真空泵转子的端面型线包括：曲线L,曲线L包括依次连接的摆线AB、齿根圆圆弧BC、外圆圆弧CD、渐开线DE、内圆圆弧EF、齿顶圆圆弧FA，真空泵转子为螺杆转子，外圆圆弧CD半径为r1，内圆圆弧EF的半径为r2，其中，外圆圆弧CD同时与齿根圆圆弧BC和渐开线DE相切，内圆圆弧EF同时与渐开线DE和齿顶圆FA相切，因此，能够消除真空泵转子的端面型线的尖点，其端面型线平滑过渡，避免在加工时发生刀具跳动，造成加工困难。

Description

真空泵转子及真空泵

技术领域

本发明涉及真空泵领域，具体而言，涉及一种真空泵转子及真空泵。

背景技术

真空泵是工业设备中的重要一员，例如螺杆真空泵是利用一对螺杆转子在泵体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，在现代工业上得到广泛应用。对于螺杆真空泵来说，其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，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。

现有技术中，真空泵转子的制造过程中，容易发生刀具跳动，造成加工困难。

发明内容

本发明提供了一种真空泵转子及真空泵，其能够避免发生刀具跳动，降低加工难度。

本发明的实施例可以这样实现：

本发明的实施例提供了一种真空泵转子，所述真空泵转子的端面型线包括：

曲线L，所述曲线L包括依次连接的摆线AB、齿根圆圆弧BC、外圆圆弧CD、渐开线DE、内圆圆弧EF、齿顶圆圆弧FA，所述真空泵转子为螺杆转子；

其中，所述摆线AB的参数方程为：

X1＝R*sin(2*t)-2A*sin(t)

Y1＝2A*cos(t)-R*cos(2*t)，其中，X1和Y1是摆线AB上点的直角坐标，R为齿顶圆半径，A为两个啮合的真空泵转子的端面转子型线的中心距的一半，t为预设值；

所述渐开线DE的参数方程为：

X2＝R₀*sin(t+((Rm-Rg)^2/R₀^2-1)^0.5+arccos(R₀/(Rm-Rg)))+R₀*t*cos(t-((Rm-Rg)^2/R₀^2-1)^0.5+arcsin(R₀/(Rm-Rg)))

Y2＝-R₀*cos(t-((Rm-Rg)^2/R₀^2-1)^0.5+arccos(R₀/(Rm-Rg)))+R₀*t*sin(t-((Rm-Rg)^2/R₀^2-1)^0.5+arccos(R₀/(Rm-Rg)))，其中，X2和Y2是渐开线DE上点的直角坐标，R₀为基圆半径，Rm为齿顶圆半径，Rg为齿根圆半径，t的取值范围为：[0，1]；

所述外圆圆弧CD半径为r1，所述内圆圆弧EF的半径为r2，所述外圆的圆形O₂和所述齿顶圆的圆心O₁的距离为d1，所述圆心O₂到所述圆心O₁的直线和所述摆线AB的点A及点B连线的延长线的夹角为w1，所述内圆的圆形O₃和所述齿顶圆的圆心O₁的距离为d2，所述圆心O₃到所述圆心O₁的直线和所述摆线AB的点A及点B连线的延长线的夹角为w2；

其中，所述外圆圆弧CD同时与所述齿根圆圆弧BC和所述渐开线DE相切，所述内圆圆弧EF同时与所述渐开线DE和所述齿顶圆FA相切。

可选地，所述摆线AB的参数方程中，预设值t的取值范围为：0≤t≤arccos(2A/(2*R))。

可选地，所述基圆半径R₀＝(2*z)*r2/pi，其中z为预设值。

可选地，所述z的取值为2或3。

可选地，所述齿顶圆半径Rm＝A+r2。

可选地，所述齿根圆半径Rg＝A-r2。

可选地，所述曲线L的数目为一条，所述摆线AB、齿根圆圆弧BC、外圆圆弧CD、渐开线DE、内圆圆弧EF、齿顶圆圆弧FA依次首尾连接，以构成单头真空泵转子的端面型线，所述距离d1和所述距离d2相等。

可选地，所述曲线L的数目为两条，两条所述曲线L依次首尾连接，以构成双头真空泵转子的端面型线。

可选地，外圆圆弧CD的半径r1与内圆圆弧EF的半径r2相等。

本发明的实施例还提供了一种真空泵，包括泵体及两个上述的真空泵转子，两个所述真空泵转子相互啮合；

其中一个所述真空泵转子的端面型线的点A、齿根圆圆弧BC、外圆圆弧CD及渐开线DE分别用于去啮合另一个所述真空泵转子的端面型线的摆线AB、齿顶圆圆弧FA、内圆圆弧EF以及渐开线DE。

本发明实施例的真空泵转子及真空泵的有益效果包括，例如：

本发明的实施例提供了一种真空泵转子，真空泵转子的端面型线包括：曲线L,曲线L包括依次连接的摆线AB、齿根圆圆弧BC、外圆圆弧CD、渐开线DE、内圆圆弧EF、齿顶圆圆弧FA，真空泵转子为螺杆转子，外圆圆弧CD半径为r1，内圆圆弧EF的半径为r2，外圆的圆形O₂和齿顶圆的圆心O₁的距离为d1,圆心O₂到圆心O₁的直线和摆线AB的点A及点B连线的延长线的夹角为w1,内圆的圆形O₃和齿顶圆的圆心O₁的距离为d2，圆心O₃到圆心O₁的直线和摆线AB的点A及点B连线的延长线的夹角为w2，其中，外圆圆弧CD同时与齿根圆圆弧BC和渐开线DE相切，内圆圆弧EF同时与渐开线DE和齿顶圆FA相切，因此，能够消除真空泵转子的端面型线的尖点，其端面型线平滑过渡，避免在加工时发生刀具跳动，造成加工困难。

本发明的实施例还提供了一种真空泵，包括泵体及两个上述的真空泵转子，两个真空泵转子相互啮合，其中一个真空泵转子的端面型线的点A、齿根圆圆弧BC、外圆圆弧CD及渐开线DE分别用于去啮合另一个真空泵转子的端面型线的摆线AB、齿顶圆圆弧FA、内圆圆弧EF以及渐开线DE，其能避免在加工时发生刀具跳动，导致加工困难。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它相关的附图。

图1为本发明的实施例中提供的真空泵转子的端面型线的示意图；

图2为本发明的实施例中提供的单头螺杆转子端面型线啮合的示意图；

图3为本发明的实施例中提供的双头螺杆转子端面型线啮合的示意图；

图4为本发明的实施例中提供的三头螺杆转子端面型线啮合的示意图；

图5为本发明的实施例中提供的四头螺杆转子端面型线啮合的示意图；

图6为本发明的实施例中提供的五头螺杆转子端面型线啮合的示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。

真空泵是工业设备中的重要一员，例如螺杆真空泵是利用一对螺杆转子在泵体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，在现代工业上得到广泛应用。对于螺杆真空泵来说，其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，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，现有技术中，真空泵转子的制造过程中，容易发生刀具跳动，造成加工困难。

有鉴于此，本发明的实施例中提供的真空泵转子及真空泵可以解决这一问题。

请参考图1-图6，本实施例提供了一种真空泵转子及真空泵，接下来将对其进行详细的描述。

请参考图1和图2，本发明的实施例提供了一种真空泵，包括泵体(图未示)及两个相互啮合的真空泵转子，具体来说，真空泵转子为螺杆转子，两个真空泵转子的端面型线相同，且均安装于泵体内，以便于同步齿轮进行传动。

在本实施例中，该真空泵转子为单头螺杆转子，其端面型线包括：曲线L,曲线L包括依次连接的摆线AB、齿根圆圆弧BC、外圆圆弧CD、渐开线DE、内圆圆弧EF、齿顶圆圆弧FA。

具体地，曲线L的数目为一条，摆线AB、齿根圆圆弧BC、外圆圆弧CD、渐开线DE、内圆圆弧EF、齿顶圆圆弧FA依次首尾连接，以构成单头真空泵转子的端面型线。

其中一个真空泵转子的端面型线的点A、齿根圆圆弧BC、外圆圆弧CD及渐开线DE分别用于去啮合另一个真空泵转子的端面型线的摆线AB、齿顶圆圆弧FA、内圆圆弧EF以及渐开线DE。

其中，外圆圆弧CD半径为r1，内圆圆弧EF的半径为r2，外圆的圆形O₂和齿顶圆的圆心O₁的距离为d1，圆心O₂到圆心O₁的直线和摆线AB的点A及点B连线的延长线的夹角为w1，内圆的圆形O₃和齿顶圆的圆心O₁的距离为d2，圆心O₃到圆心O₁的直线和摆线AB的点A及点B连线的延长线的夹角为w2，在本实施例中，夹角w1和夹角w2均为135度。

此外，在本实施例中，距离d1和距离d2相等，外圆圆弧CD的半径r1与内圆圆弧EF的半径r2相等，其中，外圆圆弧CD同时与齿根圆圆弧BC和渐开线DE相切，内圆圆弧EF同时与渐开线DE和齿顶圆FA相切，因此，能够消除真空泵转子的端面型线的尖点，其端面型线平滑过渡，避免在加工时发生刀具跳动，造成加工困难。

其中，摆线AB的参数方程具体为：

X1＝R*sin(2*t)-2A*sin(t)

Y1＝2A*cos(t)-R*cos(2*t)，其中，X1和Y1是摆线AB上点的直角坐标，R为齿顶圆半径，A为两个啮合的真空泵转子的端面转子型线的中心距的一半，t为预设值，该预设值t的范围为：0≤t≤arccos(2A/(2*R))。

另外，渐开线DE的参数方程为：

X2＝R₀*sin(t+((Rm-Rg)^2/R₀^2-1)^0.5+arccos(R₀/(Rm-Rg)))+R₀*t*cos(t-((Rm-Rg)^2/R₀^2-1)^0.5+arcsin(R₀/(Rm-Rg)))

Y2＝-R₀*cos(t-((Rm-Rg)^2/R₀^2-1)^0.5+arccos(R₀/(Rm-Rg)))+R₀*t*sin(t-((Rm-Rg)^2/R₀^2-1)^0.5+arccos(R₀/(Rm-Rg)))，其中，X2和Y2是渐开线DE上点的直角坐标，R₀为基圆半径，Rm为齿顶圆半径，Rg为齿根圆半径，在渐开线DE的参数方程中，t的取值范围为：[0，1]。

其中，基圆半径R₀＝(2*z)*r2/pi，其中z为预设值，z的可以取值为2或3或4或5，具体数值此处不作限定，另外，该端面型线中的节圆半径为Rp，节圆半径Rp等于数值A，齿顶圆半径Rm＝A+r2，齿根圆半径Rg＝A-r2。

请参考图3，曲线L的数目为两条，两条曲线L依次首尾连接，以构成双头真空泵转子的端面型线，其可以解决单头螺杆转子存在的动平衡问题，减少转动过程中的震动。

请继续参考图4-图6，曲线L的数目也可以为三条，三条曲线L首尾依次连接，形成三头螺杆转子的端面型线，曲线L的数目为四条时，四条曲线L首尾依次连接，形成四头螺杆转子的端面型线，曲线L的数目为五条，五条曲线L首尾依次连接，形成五头螺杆转子的端面型线。

综上所述，该真空泵转子的端面型线包括：曲线L，曲线L包括依次连接的摆线AB、齿根圆圆弧BC、外圆圆弧CD、渐开线DE、内圆圆弧EF、齿顶圆圆弧FA，真空泵转子为螺杆转子，外圆圆弧CD半径为r1，内圆圆弧EF的半径为r2，外圆的圆形O₂和齿顶圆的圆心O₁的距离为d1，圆心O₂到圆心O₁的直线和摆线AB的点A及点B连线的延长线的夹角为w1，内圆的圆形O₃和齿顶圆的圆心O₁的距离为d2，圆心O₃到圆心O₁的直线和摆线AB的点A及点B连线的延长线的夹角为w2，其中，外圆圆弧CD同时与齿根圆圆弧BC和渐开线DE相切，内圆圆弧EF同时与渐开线DE和齿顶圆FA相切，因此，能够消除真空泵转子的端面型线的尖点，其端面型线平滑过渡，避免在加工时发生刀具跳动，造成加工困难。

该真空泵包括泵体及两个上述的真空泵转子，两个真空泵转子相互啮合，其中一个真空泵转子的端面型线的点A、齿根圆圆弧BC、外圆圆弧CD及渐开线DE分别用于去啮合另一个真空泵转子的端面型线的摆线AB、齿顶圆圆弧FA、内圆圆弧EF以及渐开线DE，其能避免在加工时发生刀具跳动，导致加工困难。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种真空泵转子，其特征在于，所述真空泵转子的端面型线包括：

曲线L,所述曲线L包括依次连接的摆线AB、齿根圆圆弧BC、外圆圆弧CD、渐开线DE、内圆圆弧EF、齿顶圆圆弧FA，所述真空泵转子为螺杆转子；

其中，所述摆线AB的参数方程为：

X1＝R*sin(2*t)-2A*sin(t)

Y1＝2A*cos(t)-R*cos(2*t),其中，X1和Y1是摆线AB上点的直角坐标，R为齿顶圆半径，A为两个啮合的真空泵转子的端面转子型线的中心距的一半，t为预设值；

所述渐开线DE的参数方程为：

X2＝R₀*sin(t+((Rm-Rg)^2/R₀^2-1)^0.5arccos(R₀/(Rm-Rg)))+R₀*t*cos(t-((Rm-Rg)^2/R₀^2-1)^0.5+arcsin(R₀/(Rm-Rg)))

Y2＝R₀*cos(t-((Rm-Rg)^2/R₀^2-1)0.5+arccos(R₀/(Rm-Rg)))+R₀*t*sin(t-((Rm-Rg)^2/R₀^2-1)^0.5+arccos(R₀/(Rm-Rg))),其中，X2和Y2是渐开线DE上点的直角坐标，R₀为基圆半径，Rm为齿顶圆半径，Rg为齿根圆半径，t的取值范围为：[0,1]；

所述外圆圆弧CD半径为r1，所述内圆圆弧EF的半径为r2，所述外圆的圆形O₂和所述齿顶圆的圆心O₁的距离为d1,所述圆心O₂到所述圆心O₁的直线和所述摆线AB的点A及点B连线的延长线的夹角为w1,所述内圆的圆形O₃和所述齿顶圆的圆心O₁的距离为d2，所述圆心O₃到所述圆心O₁的直线和所述摆线AB的点A及点B连线的延长线的夹角为w2；

其中，所述外圆圆弧CD同时与所述齿根圆圆弧BC和所述渐开线DE相切，所述内圆圆弧EF同时与所述渐开线DE和所述齿顶圆FA相切；

所述曲线L的数目为一条，所述摆线AB、齿根圆圆弧BC、外圆圆弧CD、渐开线DE、内圆圆弧EF、齿顶圆圆弧FA依次首尾连接，以构成单头真空泵转子的端面型线，所述距离d1和所述距离d2相等；

外圆圆弧CD的半径r1与内圆圆弧EF的半径r2相等。

2.根据权利要求1所述的真空泵转子，其特征在于，所述摆线AB的参数方程中，预设值t的取值范围为：0≤t≤arccos(2A/(2*R))。

3.根据权利要求1所述的真空泵转子，其特征在于，所述基圆半径R₀＝(2*z)*r2/pi，其中z为预设值。

4.根据权利要求3所述的真空泵转子，其特征在于，所述z的取值为2或3。

5.根据权利要求1所述的真空泵转子，其特征在于，所述齿顶圆半径Rm＝A+r2。

6.根据权利要求5所述的真空泵转子，其特征在于，所述齿根圆半径Rg＝A-r2。

7.根据权利要求1所述的真空泵转子，其特征在于，所述曲线L的数目为两条，两条所述曲线L依次首尾连接，以构成双头真空泵转子的端面型线。

8.一种真空泵，其特征在于，包括泵体及两个权利要求1-7任一项所述的真空泵转子，两个所述真空泵转子相互啮合；

其中一个所述真空泵转子的端面型线的点A、齿根圆圆弧BC、外圆圆弧CD及渐开线DE分别用于去啮合另一个所述真空泵转子的端面型线的摆线AB、齿顶圆圆弧FA、内圆圆弧EF以及渐开线DE。