积较小。大多数转子型线都会形成吸气封闭容积，导致螺杆真空泵功耗增加，效率降低，运转不平稳，噪声增大。所以转子型线应该尽可能使形成的封闭容积小些。转子型线应使齿间面积尽量大。较大的齿间面积能够使泄漏量占的份额相对减少，从而可以使效率得到有的提高。另外从制造运转角度考虑，还要求转子型线便于加工制造，具有良好的啮合特性，较小的气体动力损失，以及在高温和受力的情况下，具有较小的热变形和弯曲变形等。值得指出的是，以上有些因索是相互制约的。例如，为了减小泄漏三角形，就不可避免的会使型线具有封闭容积和较长的接触线为了减少流体动力损失，使型线流线型化，又会增大泄漏三角形等。鉴于要满足以上种种要求，螺杆真空泵的转子型线通常由多段曲线首尾相接而组成，这些曲线称为组成齿曲线。常用的组成齿曲线主要有点直线摆线圆弧椭圆及抛物线渐开线等。螺杆真空泵性能的不断提高及其市场份额的不断扩大，是与转子型线的发展密不可分的。为便于区别起见，可以将看过真空泵的转子型线分为对称型线和非对称型线，以及单边型线和双边型线。齿顶中心线两边的型线完全相同时，称为对称型线。反之，齿顶中心线两边的型线不同时，称为部对称型线。只有在转子节圆内部或外部边具有型线，称单边型线。节圆的内外均有型线，称双边型线。螺杆真空泵型线由对称型线发展为非对称型线，而且非对称型线由最初的点直线和摆线进步发展为不再包含有这些曲线，而是由圆弧椭圆抛物线等曲线组。这些改进可以使转子齿面密封由“线”密封改进为“带”密封，能够明显提高密封效果，还有利于形成润滑油膜和减少齿面磨损。日前儿乎所有的螺杆机械采用的都是非对称型线。当前国际上通用的性能优越的型线主要有型线日立型线和型线等。目前型线的研究趋向于仅使用圆弧和圆弧包络线组成转子型线，这样可以在转子之间完全实现“曲面对曲面”的密封有助于形成流体动力润滑油膜，降低通过接触线的横向泄漏，提高真空泵的效率，使得啮合更加平稳，另外还改善了转子的加工性能，具有更好的综合性能。国外的型线研究主要着重于不对称型线，国内也有学者进行这方面的研究并取得了定的成果。日前对于螺杆泵的研究集中于用螺杆泵输送流体介质及进行多相混输，如国内的西安交通大学在这方而的研究就取得了显著的成果。相对而言，螺杆压缩机的研究国内国外都进行了很多，至今己经形成了些有着优异性能的型线，这些型线也可以作为真空螺杆泵型线研究的有益参考。单头等螺距矩形螺纹转子型线是最早出现的型线，由于有可能发生根切，即二级转子级间出现干涉现象，所以基本上已经不再使用。取而代之的是改进型的单头等螺距梯形螺纹转子，其截面形状由矩形改为梯形，解决了干涉问题，且加工方便，故为很过厂家广泛采用。单头变螺距梯形螺纹转子和单头等螺距凹面转子是近年来出现的新型型线，它是在单头等螺距梯形螺纹转子的基础之上改进而来的。单头变螺距梯形螺纹转子其主要特点为螺杆螺距从吸气端到排气端按变螺距系数变化，大导程端对应于吸气口。开始时吸气量大，在转子转动过程中运动的封闭腔体越来越小，气体被压缩，具有内压缩作用，即边输送边压缩，从而能够降低整体的排气压缩功耗，并对发生在排气口的喘振现象有抑制作用，是泵的工作更为平稳，能够降低噪音和排气振动。头等螺距凹面转子进步采用内凹齿面法将啮合齿面上可能发生干涉的部分全部去除，是齿面成为向内凹曲的等螺距螺旋线共轭曲面。多头双边对称圆弧型线是最近几年出现的种新型型线，它是在双螺杆压缩机型线的基础上发展而来的。般阳转子为四头螺杆，阴螺杆为六头螺杆。上述各种型线各有优缺点，要根据设计要求加工制造能力实际需求等多方面选择。从适用性方面来讲，多头双边对称圆弧型线适用面最广。由于该型线在个导程内就可以完成吸气压缩和排气的全过程并能达到定的极限真空，这就能有效地减小泵的体积和质量，尤其适于大抽速要求的泵。单头型线由于要多级才能达到定的极限真空，不可避免要增加泵的体积，占用更大的空间，所以适用于中小型泵。多头螺杆型线的缺点是型线复杂，加工资用昂贵，需用特制的刀具在专用机床上加工而单头梯形齿型线由于各齿面在轴向剖面内的交线都是直线，所以加工时使用直刃车刀即可，只是变螺距型线要在数控车床上加工以保证精度。单头凹齿面型线的加工要比梯形齿型线稍复杂，但完全能在通用的数控车床上完成，大批量生产时可以选用铸造。另外，多头螺秆型线和单头变螺距型线由于在抽气过程中有内压缩，不适合抽除可凝吐气体，但减小了排气口的喘振和噪音，也减小了功率的消耗。综合考虑各种型线的有缺点，本文决定选择多头双边对称圆弧型线。.多头双边对称圆弧型线螺杆式双头干式真空泵中最重要的部件就是阴阳螺杆转子。转子的齿面与转子轴线垂直面的截交线称为转子型线，如图.所示。转子型线作螺旋运动就形成了转子齿面，如图.所示。螺杆泵中的阴阳转子可以看作是对相互啮合的斜齿轮。因此，螺杆泵的阴阳转子型线也要满足啮合定律，即不论在任何位置，经过型线接触点的公法线必须通过节点。所不同的是普通斜齿轮的任务是在两根平行轴之间的任意传动方向上，强制传递转速转矩及功率。而在双头干式螺杆泵中阴阳转子并不接触，两者之间的动力传递通过同步齿轮完成.图.转子型线啮合线齿间面积泄漏三角形和接触线型线啮合线齿间面积泄漏三角形泄漏三角形和接触线.阳转子型线.阴转子型线.啮合线.泄漏三角形.阳转子齿间面积.阴转子齿间面积.阳转子节圆.阴转子节圆.接触线转子设计要素对于螺杆泵转子型线的要求，主要是在齿间容积之间有优越的密封性能，因为这些齿间容积是实现气体压缩的工作腔。对螺杆泵性能有重大影响的转子型线要素有接触线，泄漏三角形，封闭容积和齿间面积等接触线螺杆泵的阴阳转子啮合时，两转子齿面相互接触而形成的空间曲线称为接触线图.中。接触线侧的气体处于压力较高的压缩和排气过程，另侧的气体则处于压力较低的吸气过程。如果转子齿面间的接触线不连续，则处于高压力区的气体将通过接触线中断缺口，向低压力区泄露。.泄漏三角形螺杆泵转子型线的顶点，通常不能达到阴阳转子气缸孔的交线，在接触线顶点和机壳的转子气缸孔之间，会形成个空间曲边三角形，称为泄漏三角形图.中。通过泄漏三角形，气体将从压力较高的齿间容积，泄漏至压力较低的邻近齿间容积。.封闭容积如果在齿间容积开始扩大时，不能立即开始吸气过程，就会产生吸气封闭容积。由于吸气封闭容积的存在，使齿间容积在扩大的初期，其内的气体压力低于吸气口处的气体压力。在齿间容积与吸气口连通时，其内的气体压力会突然升高到吸气压力，然后才进行正常的吸气过程。所以，吸气封闭容积的存在，影响了齿间容积的正常充气。值得指出的是吸气封闭容积存在于非对称型线中，而本文所论述的双边对称圆弧型线没有吸气封闭容积。.齿间面积齿间面积是齿间容积在转子端面上的投影。转子型线的齿间面积越大，转子的齿间容积就越大。转子设计原则.转子型线应满足啮合要求。螺杆泵中的阴阳转子型线必须是满足啮合定律的共扼型线，即不论在任何位置经过型线接触点的公法线必须通过节点。.转子型线应形成长度较短的连续接触线。在实际机器中，为保证转子间的相对运动，齿面间总保持有定间隙。因此，理论上的接触线就转化成实际中的间隙带。为了尽可能减少气体通过间隙带的泄漏，要求设法缩短转子间的接触线长度。.转子型线应形成较小面积的泄漏三角形。为减少气体通过泄漏三角形的泄漏，型线设计应使转子的泄漏三角形面积尽量小。.转子型线应使封闭容积较小.大多数非对称转子型线会形成啮合时的吸气封闭容积，导致泵耗功增加，功率降低，噪音增大。所以，转子型线应使吸气封闭容积尽可能地小。对称型线并不存在这问题。.转子型线应使齿间面积尽可能大。较大的齿间面积使泄漏量占的份额相对减少，效率得到提高。另外，从制造运转角度考虑，还要求转子型线便于加工制造，具有良好的啮合特性，较小的气体动力损失，以及在高温和受力的情况下，具有小的热变形和弯曲变形等。值得指出的是，以上有些因素是相互制约的.例如，为了减小泄漏三角形，就不可避免地会使型线具有封闭容积和较长的接触线为了减少流动气体损失，使型线流线型化，又会增大泄漏三角形等。所以要根据实际要求，综合考虑各个设计要素，确定最佳的设计方案。通常满足上述要求的转子型线由多段曲线首尾相接组成，这些曲线称为组成齿曲线。常用的组成齿曲线主要有点直线摆线圆弧椭圆及抛物线等。多头双边对称圆弧型线.转子端面型线方程双边对称圈弧型线的组成齿曲线双边对称圆弧型线的端面各段组成曲线性质如表.所示.端面型线如图.所示。应该指出，所谓对称圆弧型线并非全由圆弧组成。圆弧齿曲线被限制在阴转子节圆之内，而阴转子节圆之外的齿曲线和却是摆线。这是因为若和仍为圆弧，将引起阴阳转子接触线中断，使螺杆泵的泄漏增大。所谓双边即在阴阳转子节圆外内增添了齿曲线和齿曲线，其中,都是中心在节圆，半径为的圆弧段.显然，这种双边对称圆弧型线啮合线的顶点距两转子齿顶圆的交点较远，从而使通过泄漏三角形的泄漏严重。为了减少这种不利影响，通常把的取值限制在定范围之内。这种双边对称圆弧型线去除了原始对称圆弧型线上的尖点，使齿曲线间光滑过渡，便于加工储运，也免除了应力集中，使转子能承受更大的载荷。更为重要的是，保护了摆线和的形成点和，有助于减少通过接触线的泄漏。相对于非对称型线来说，其设计制造更为方便。表.双边对称圆弧型线的组成齿曲线性质阴转子阳转子齿曲线曲线性质齿曲线曲线性质圆弧圆弧摆线点点摆线圆弧圆弧点摆线摆线点圆弧圆弧圆弧圆弧图.双边对称圆弧型线的组成齿曲线图.转子螺旋齿面方程图.转子螺旋曲面及其坐标系般曲面的直角坐标参数方程用下式表达，或以矢量式来表达。曲面的参数方程含有两个参数要确定该曲面的边界，就必须知道这两个参数,的变化范围。螺杆式双头干式真空泵的转子齿面是转子端面型线作螺旋运动时形成的螺旋曲面。如图.所示，转子型线的组成齿曲线的参数方程为平面曲线绕转子轴线作螺旋运动，就形成与此组成齿曲线对应的转子螺旋齿面。曲线绕轴作螺旋运动到位置时，轴向前进距离是，并相对原始位置转过角。在坐标系的位置，即等于在坐标系位置，相应的右旋螺旋面阳转子齿面方程为.式中，是表征螺旋面的陡峭程度，称为螺旋特性数。