涡旋真空泵型线设计

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1、涡旋真空泵型线设计10-lPa）和不易仿制等优点，在国外已广泛应用于半导体和薄膜行业型线部分是涡旋真空泵设计的关键，该文结合工程实际需要对其理论和实际型线进行研究，在此基础上，分解抽象出型线各部分的几何模型，并基于 AutoCAD 编制出型线设计的 LISP 程序，从而建立型线参数化设计模型该模型提高了设计效率，有利于产品系列化：涡旋真空泵；型线理论；参数化设计 1 涡旋型线理论如所示，涡旋真空泵是一种新型的无油机械真空泵，其结构简单，密封性能好，极限真空度高。涡旋真空泵工作过程主要依靠一对涡旋盘来实现，涡旋盘的外轮廓线为涡旋型线，它必须做成共轭曲线。因为加工方便，有效容积大的原因大多采用圆的

2、渐开线作为涡旋盘的共轭曲线，它是用无限短的圆弧连接成的曲率连续变化的光滑曲线。胡焕林（1940-） ，男，江苏常州人，合肥工业大学教授，硕士生导师。涡旋型线有理论型线和实际型线之分，处于理论型线下的一对涡旋盘始终相互啮合而实际型线必须要考虑加工和工作时的情况，通过对涡旋面齿端型线和壁厚的修正，并选定工作间隙和公差等一系列措施来满足正常工作需要 1.1 涡旋齿端型线的修正在涡圈加工过程中，由于渐开线始端的曲率半径较小，刀具圆和涡圈始端发生干涉，将涡圈始端切削掉一部分，从而不利于保证加工精度，产生余隙容积影响真空度的获得。因此，必须对涡旋始端型线进行修正如所示用 2 段圆弧光滑连接涡圈内侧和外侧渐

3、开线，半径为 R 的圆弧称为修正圆弧，半径为 r 的圆弧称为连接圆弧 Mo 是连接圆弧和涡圈外侧渐开线的接点，Mi 是修正圆弧和涡圈内侧渐开线的接点，U 称为修正系数，按直角三角形三边关系及渐开线啮合原理可得到各参数之间的关系，并基本可以消除余隙容积。1.2 涡旋壁厚的修正与油封泵不同，无油真空泵的工作腔没有油，工作过程产生的热量无法导出，使涡圈热变形的问题非常突出。静涡盘一般有冷却机构，变形较小，而动涡盘因无冷却措施，自中心向周边热变形逐渐增大，如果不采取措施会导致两涡盘接触，使泵的工作稳定性下降，并可能产生动涡盘卡塞因此，应修正动涡圈壁厚，即在其达到工作温度时涡圈相互不碰撞的前提下，使两涡

4、盘侧隙最小。除了型线修正外，决定泵实际型线的还有机械加工精度在涡旋真空泵中，最重要的几何精度有涡旋型线轮廓度、垂直度、位置度和壁厚尺寸公差，这 4 种几何精度决定泵的性能当上述精度较差时，两涡旋盘之间的泄漏增加，影响泵的实际抽速和极限压力。同时，因泵的机械摩檫增加，效率和寿命也明显下降因此选择合理的加工精度对泵的性能影响至关重要 2 涡圈型线的参数化设计涡旋型线的图形设计是一个难点，借助计算机在图形设计方面的应用，对其进行变参设计。涡旋盘端面型线由渐开线圆弧和直线组成，分别用及 LN 表示并建立这 3 类通用几何模型，即 VL 模型 Y 圆弧圆心坐标 R-一圆半径 9 圆弧起始点展角 LN 模型如所示，这些几何模型全部都是经过抽象化的参数模型，利用 Autolisp 语言把参数化几何模型编制成参数化图形程序，在 Autocad 中调用，当给定这些参数后，设计图形的 DWG 文件即自动生成 3 结束语参数抽象可以得到描述运动涡旋盘图形所有的独立参数，参数化几何模型建立后，即建立参数和图形之间的关 j 系当参数赋值变化，就会使图形大小及比例发生相应的变化，从而提高了设计效率，有利于产品系列化（责任编辑吕杰）