本發(fā)明屬于真空泵設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種螺桿真空泵的螺桿組件。

背景技術(shù)：

螺桿真空泵是利用一對螺桿在泵殼中作同步高速反向旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的吸氣和排氣作用的抽氣設(shè)備，它是油封式真空泵的更新?lián)Q代產(chǎn)品，能抽除含有大量水蒸汽及少量粉塵的氣體場合，在國內(nèi)各大制藥和化工企業(yè)得到廣泛應用。

螺桿真空泵的關(guān)鍵技術(shù)是互相嚙合的螺桿，互相嚙合的螺桿關(guān)鍵是端面型線，螺桿的端面型線，即轉(zhuǎn)子的齒面與轉(zhuǎn)子軸線垂直面的截交線；端面型線直接影響到螺桿真空泵的性能，如密封性、效率、面積利用系數(shù)等，同時決定了泵的加工制造成本。

中國專利文獻公開了一種雙螺桿真空泵轉(zhuǎn)子型線及其設(shè)計方法【授權(quán)公告號CN102979731B】，轉(zhuǎn)子型線由點嚙合擺線、點嚙合外擺線、齒根圓弧、類阿基米德螺線、類阿基米德螺線的共軛包絡(luò)線和齒頂圓弧組成。該專利中的點嚙合擺線和齒頂圓弧之間以及點嚙合擺線和點嚙合外擺線均為非平滑過渡，具有尖點，該結(jié)構(gòu)導致螺桿在加工時難度較大，導致不易加工；同時在使用時氣流對螺桿沖刷磨損較嚴重，導致螺桿的使用壽命相對較低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有的技術(shù)存在上述問題，提出了一種螺桿真空泵的螺桿組件，本發(fā)明解決的技術(shù)問題是在保證兩根螺桿能實現(xiàn)正確的嚙合的情況下使得螺桿加工方便并提高螺桿的使用壽命。

本發(fā)明的目的可通過下列技術(shù)方案來實現(xiàn)：

一種螺桿真空泵的螺桿組件，包括兩根端面型線相同、旋向相反的螺桿，所述螺桿的端面型線由依次連接的一段齒頂圓弧段、一段擺線段、一段齒根圓段、一段弧線段和一段弧線包絡(luò)線段組成，其特征在于，所述齒頂圓弧段和擺線段之間通過圓弧過渡段平滑過渡，所述弧線段為內(nèi)凹的圓弧線，所述弧線段與齒根圓段平滑過渡，所述弧線包絡(luò)線段為外凸的弧線，所述弧線段與弧線包絡(luò)線段平滑過渡，所述弧線包絡(luò)線段與齒頂圓弧段平滑過渡，其中一根螺桿上的弧線段與另一根螺桿上的弧線包絡(luò)線段共軛。

采用上述端面型線的兩根螺桿在異向同步旋轉(zhuǎn)時能實現(xiàn)正確的嚙合，保證螺桿真空泵的正常運行；具體來說，在旋轉(zhuǎn)時其中一根螺桿的弧線段與另一根螺桿上的弧線包絡(luò)線段嚙合，其中一根螺桿的弧線包絡(luò)線段與另一根螺桿上的弧線段嚙合，其中一根螺桿的齒根圓段與另一根螺桿上的齒頂圓弧段嚙合，其中一根螺桿的擺線段與另一根螺桿上的圓弧過渡段嚙合，其中一根螺桿的圓弧過渡段與另一根螺桿上的擺線段嚙合，其中一根螺桿的齒頂圓弧段與另一根螺桿上的齒根圓段嚙合；螺桿的端面型線各段均為平滑過渡，無尖點，使得加工方便；在使用時螺桿轉(zhuǎn)子的各個面之間平滑過渡能提高螺桿轉(zhuǎn)子耐沖刷磨損的能力，進而提高了螺桿的使用壽命。

在上述的螺桿真空泵的螺桿組件中，所述弧線包絡(luò)線段的曲率自與齒頂圓弧段相連的一端向另一端增大。弧線包絡(luò)線段的結(jié)構(gòu)能保證兩根螺桿在異向同步旋轉(zhuǎn)時能實現(xiàn)正確的嚙合。

在上述的螺桿真空泵的螺桿組件中，所述弧線包絡(luò)線段的方程式為：

式中r為弧線段的半徑，b為弧線段的圓心到端面型線中心的距離；Ro為節(jié)圓，Ro的大小為Ro＝(Rn+Rm)/2，其中Rm為齒頂圓弧段的半徑，Rn為齒根圓段的半徑；t1為變量，t1的取值范圍t1∈[0，β],β為弧線包絡(luò)線段對應的圓心角,β的取值范圍為β∈[π/8，π/4]；θ是以t1為變量的應變量，關(guān)系式為:tgθ＝(b sin 2t1-Ro sin t1)/(b cos 2t1-Ro cos t1)。上述弧線包絡(luò)線段能保證兩根螺桿在異向同步旋轉(zhuǎn)時能實現(xiàn)正確的嚙合；同時使得弧線包絡(luò)線段與弧線段以及齒頂圓弧段平滑過渡，使得螺桿加工方便并提高螺桿使用壽命。

在上述的螺桿真空泵的螺桿組件中，弧線段的圓心到端面型線中心的距離b的方程式為：b＝(Ro²-Rn²)/(2Ro cosβ-2 Rn)。該弧線段的圓心與端面型線中心的距離能保證兩根螺桿在異向同步旋轉(zhuǎn)時能實現(xiàn)正確的嚙合。

在上述的螺桿真空泵的螺桿組件中，弧線段的半徑r的方程式為：r＝b-Rn。該弧線段的半徑能保證兩根螺桿在異向同步旋轉(zhuǎn)時能實現(xiàn)正確的嚙合。

在上述的螺桿真空泵的螺桿組件中，所述弧線段的方程式為：

式中t2為變量，t2的取值范圍t2∈[0,a cos((r²+b²-Ro²)/2rb)]?；【€段對應的圓心角和弧線包絡(luò)線段對應的圓心角相同。上述弧線段能保證兩根螺桿在異向同步旋轉(zhuǎn)時能實現(xiàn)正確的嚙合；同時使得弧線段與弧線包絡(luò)線段以及齒根圓段平滑過渡，使得螺桿加工方便并提高螺桿使用壽命。

在上述的螺桿真空泵的螺桿組件中，所述齒根圓段的方程式為：

式中t3為變量，t3的取值范圍t3∈[0,π-β]。上述齒根圓段與弧線段以及弧線包絡(luò)線段相匹配，保證兩根螺桿在異向同步旋轉(zhuǎn)時能實現(xiàn)正確的嚙合；同時使得齒根圓段與弧線段平滑過渡，使得螺桿加工方便并提高螺桿使用壽命。

在上述的螺桿真空泵的螺桿組件中，所述齒頂圓弧段的方程式為：

式中：t4為變量，t4的取值范圍t4∈[0,π-β]。上述齒頂圓弧段與弧線段以及弧線包絡(luò)線段相匹配，保證兩根螺桿在異向同步旋轉(zhuǎn)時能實現(xiàn)正確的嚙合；同時使得齒頂圓弧段與弧線包絡(luò)線段平滑過渡，使得螺桿加工方便并提高螺桿使用壽命。

在上述的螺桿真空泵的螺桿組件中，所述擺線段的方程式為：

式中t5為變量，取值范圍t5∈[0,a cos(Ro/Rm)]。上述擺線段與弧線段以及弧線包絡(luò)線段相匹配，保證兩根螺桿在異向同步旋轉(zhuǎn)時能實現(xiàn)正確的嚙合；同時使得齒頂圓弧段與弧線包絡(luò)線段平滑過渡，使得螺桿加工方便并提高螺桿使用壽命

在上述的螺桿真空泵的螺桿組件中，所述圓弧過渡段的半徑范圍為0～0.2mm。滿足該條件圓弧過渡段能與對應螺桿上的擺線段嚙合，并使得齒頂圓弧段與齒根圓段平滑過渡，使得螺桿加工方便并提高螺桿使用壽命。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本螺桿真空泵的螺桿組件具有使得兩根螺桿在異向同步旋轉(zhuǎn)時能實現(xiàn)正確的嚙合；螺桿的端面型線各段均為平滑過渡，具有加工方便的優(yōu)點，同時螺桿轉(zhuǎn)子耐沖刷磨損，使得螺桿具有螺桿的使用壽命的優(yōu)點。

附圖說明

圖1是本螺桿組件中兩個螺桿嚙合時的局部剖視示意圖。

圖2是本螺桿組件的轉(zhuǎn)子型線的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是圖2中A部的放大結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是β取值范圍在β∈[22.5°，45°]時弧線段與弧線包絡(luò)線段變化范圍的示意圖。

圖5是兩根螺桿每轉(zhuǎn)動15°時不同角度的狀態(tài)圖。

圖中，1、螺桿；2、齒頂圓弧段；3、擺線段；4、齒根圓段；5、弧線段；6、弧線包絡(luò)線段；7、圓弧過渡段。

具體實施方式

以下是本發(fā)明的具體實施例并結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步的描述，但本發(fā)明并不限于這些實施例。

如圖1至圖3所示，螺桿真空泵的螺桿組件包括兩根端面型線相同、旋向相反的螺桿1，螺桿1的端面型線由依次連接的一段齒頂圓弧段2、一段擺線段3、一段齒根圓段4、一段弧線段5和一段弧線包絡(luò)線段6組成，齒頂圓弧段2和擺線段3之間通過圓弧過渡段7平滑過渡，圓弧過渡段7的半徑范圍為0～0.2mm，作為優(yōu)選，圓弧過渡段7的半徑范圍為0.05mm或者0.1mm或者0.15mm；弧線段5為內(nèi)凹的圓弧線，弧線段5與齒根圓段4平滑過渡，弧線包絡(luò)線段6為外凸的弧線，弧線包絡(luò)線段6的曲率自與齒頂圓弧段2相連的一端向另一端增大，弧線段5與弧線包絡(luò)線段6平滑過渡，弧線包絡(luò)線段6與齒頂圓弧段2平滑過渡，其中一根螺桿1上的弧線段5與另一根螺桿1上的弧線包絡(luò)線段6共軛。

弧線包絡(luò)線段6的方程式為：式中r為弧線段5的半徑，r的大小為r＝b-Rn；b為弧線段5的圓心到端面型線中心的距離，b的大小為b＝(Ro²-Rn²)/(2Ro cosβ-2Rn)；Ro為節(jié)圓，Ro的大小為Ro＝(Rn+Rm)/2，其中Rm為齒頂圓弧段2的半徑，Rn為齒根圓段4的半徑；t1為變量，t1的取值范圍t1∈[0，β],β為弧線包絡(luò)線段6對應的圓心角,β的取值范圍為β∈[π/8，π/4]；θ是以t1為變量的應變量，關(guān)系式為：tgθ＝(b sin 2t1-Ro sin t1)/(b cos 2t1-Ro cos t1)。如圖4所示，在β的取值較小時，弧線段5的半徑較小，弧線段5的圓心到端面型線中心的距離也較小，相對的弧線段5內(nèi)凹程度較大，在β的取值較大時，弧線段5的半徑較大，弧線段5的圓心到端面型線中心的距離也較大，相對的弧線段5內(nèi)凹程度較小。

弧線段5的方程式為：

式中t2為變量，t2的取值范圍t2∈[0,a cos((r²+b²-Ro²)/2rb)]。

齒根圓段4的方程式為：式中t3為變量，t3的取值范圍t3∈[0,π-β]。

齒頂圓弧段2的方程式為：式中：t4為變量，t4的取值范圍t4∈[0,π-β]。

擺線段3的方程式為：式中t5為變量，取值范圍t5∈[0,a cos(Ro/Rm)]。

本實施例中，當節(jié)圓半徑Ro＝10，齒頂圓弧段2的半徑Rm＝15，弧線包絡(luò)線段6對應的圓心角β＝π/6時，齒根圓段4的半徑Rn＝2*Ro-Rm＝20-15＝5，弧線段5的圓心到端面型線中心的距離b＝(Ro²-Rn²)/(2Ro cosβ-2Rn)≈10.245，弧線段5的半徑r＝b-Rn＝5.245，弧線包絡(luò)線段6為t1的取值范圍t1∈[0，π/6]，θ是以t1為變量的應變量，關(guān)系式為：tgθ＝(10.245 sin 2t1-10 sin t1)/(10.245 cos 2t1-10 cos t1)；

弧線段5為：t2為變量，t2的取值范圍t2∈[0,a cos(0.660646915)]；齒根圓段4為：式中t3為變量，t3的取值范圍t3∈[0,5π/6]；

齒頂圓弧段2為：式中：t4為變量，t4的取值范圍t4∈[0,5π/6]；

擺線段3為：式中t5為變量，取值范圍t5∈[0,a cos(10/15)]。

具體試驗對比數(shù)據(jù)如下：

由上表格可知，采用本螺桿組件的螺桿真空泵其在保證抽氣效率的情況下極限壓力、噪聲和配用功率的參數(shù)均優(yōu)于行業(yè)標準。

如圖5所述，圖5中的1、2、3為一根螺桿1的弧線段5與另一根螺桿1上的弧線包絡(luò)線段6嚙合時的狀態(tài)；圖5中的4～9為一根螺桿1的齒根圓段4與另一根螺桿1上的齒頂圓弧段2嚙合時的狀態(tài)；圖5中的10、11為一根螺桿1的齒根圓段4與另一根螺桿1上的齒頂圓弧段2嚙合的同時一根螺桿1的圓弧過渡段7與另一根螺桿1上的擺線段3嚙合的狀態(tài)；圖5中的12為一根螺桿1的圓弧過渡段7與另一根螺桿1上的擺線段3嚙合的狀態(tài)；圖5中的13為一根螺桿1的圓弧過渡段7與另一根螺桿1上的擺線段3嚙合同時一根螺桿1的擺線段3與另一根螺桿1上的圓弧過渡段7嚙合的狀態(tài)；圖5中的14、15為一根螺桿1的擺線段3與另一根螺桿1上的圓弧過渡段7嚙合的狀態(tài)；圖5中的16～21為一根螺桿1的齒頂圓弧段2與另一根螺桿1上的齒根圓段4嚙合時的狀態(tài)；圖5中的22～24是一根螺桿1的弧線包絡(luò)線段6與另一根螺桿1上的弧線段5嚙合時的狀態(tài)。

本文中所描述的具體實施例僅僅是對本發(fā)明精神作舉例說明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。