一种爪式真空泵的曲爪转子及其型线设计方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108678954A(43)申请公布日2018.10.19(21)申请号201810825063.9(22)申请日2018.07.25(71)申请人中国石油大学（华东）地址266580山东省青岛市黄岛区长江西路66号(72)发明人王君冯浩志魏蜀红李宏鑫沙润东崔淑洁陈志凯(51)Int.Cl.F04C25/02(2006.01)F04C18/12(2006.01)G06F17/50(2006.01)权利要求书3页说明书9页附图4页(54)发明名称一种爪式真空泵的曲爪转子及其型线设计方法(57)摘要本发明公开了一种爪式真空泵的曲爪转子及其型线设计方法，该转子由9段曲线组成：3段圆弧、3段椭圆弧和3段椭圆弧包络线；该转子在爪顶、爪尖、爪底处均采用椭圆弧与椭圆弧的包络线构建型线，相互啮合的2个转子完全相同且能够实现型线的正确啮合；相邻曲线之间均光滑连接，不存在不光滑的连接点，提高了曲爪转子的力学性能、啮合性能和密封性能；该转子具有更小的余隙容积，有效减小了压缩功耗，提高了爪式真空泵的压缩比；该转子爪顶处更加平坦，啮合范围大，啮合线长，进一步减小了磨损；该转子面积小，提高了真空泵的抽速和容积利用率；该转子丰富了爪式转子的型线类型，对爪式真空泵的发展具有重要的意义。CN108678954ACN108678954A权利要求书1/3页1.一种爪式真空泵的曲爪转子，包括：左曲爪转子(1)和右曲爪转子(2)，其特征是：左曲爪转子(1)的组成型线包括6段曲线，按逆时针方向依次为：左第一椭圆弧包络线AB、左第一椭圆弧BC、左爪顶圆弧CD、左第二椭圆弧DE、左第三椭圆弧包络线EF、左节圆圆弧FG、左第三椭圆弧GH、左第二椭圆弧包络线HI和左爪底圆弧IA；相邻曲线之间均光滑连接，不存在不光滑的连接点；左曲爪转子(1)的组成型线与右曲爪转子(2)的组成型线完全相同；在同步异向双回转运动的工作过程中，左曲爪转子(1)的组成型线与右曲爪转子(2)的组成型线能够实现正确的啮合，且啮合关系为：左曲爪转子(1)的组成型线中的左第一椭圆弧包络线AB、左第一椭圆弧BC、左爪顶圆弧CD、左第二椭圆弧DE、左第三椭圆弧包络线EF、左节圆圆弧FG、左第三椭圆弧GH、左第二椭圆弧包络线HI和左爪底圆弧IA，分别与右曲爪转子(2)的组成型线中的右第一椭圆弧bc、右第一椭圆弧包络线ab、右爪底圆弧ia、右第二椭圆弧包络线hi、右第三椭圆弧gh、右节圆圆弧fg、右第三椭圆弧包络线ef、右第二椭圆弧de和右爪顶圆弧cd相啮合。2.如权利要求1所述的一种爪式真空泵的曲爪转子，其特征是：左第一椭圆弧BC的方程为：式中：MBC为第一旋转变换矩阵，为第一初始椭圆弧，如下：式中：R1为爪顶圆弧半径，R2为节圆半径，m1为第一初始椭圆弧长半轴长度，n1为第一初始椭圆弧短半轴长度，α为第一旋转角度；左第一椭圆弧包络线AB的方程为：式中：MAB为第二旋转变换矩阵，为第一初始椭圆弧包络线，如下：第一旋转角度α由如下方程确定：式中：2CN108678954A权利要求书2/3页左第二椭圆弧DE的方程为：式中：MDE为第三旋转变换矩阵，为第二初始椭圆弧，如下：式中：m2为第二初始椭圆弧长半轴长度，n2为第二初始椭圆弧短半轴长度，β为爪顶圆弧角；左第二椭圆弧包络线HI的方程为：式中：MHI为第四旋转变换矩阵，为第二初始椭圆弧包络线，如下：式中：左第三椭圆弧GH的方程为：式中：MGH为第五旋转变换矩阵，为第三初始椭圆弧，如下：式中：m3为第三初始椭圆弧长半轴长度，n3为第三初始椭圆弧短半轴长度，γ为第二旋转角度；左第三椭圆弧包络线EF的方程为：式中：MEF为第六旋转变换矩阵，为第三初始椭圆弧包络线，如下：3CN108678954A权利要求书3/3页第二旋转角度γ由如下方程确定：式中：以上：t—角度参数，rad。3.一种如权利要求1所述爪式真空泵的曲爪转子的型线设计方法，其特征是：包括以下步骤：1)以原点O为圆心，分别作半径为R1的爪顶圆、半径为R2的节圆和半径为R3的爪底圆；2)作第一初始椭圆弧3)作第一初始椭圆弧包络线4)求解第一旋转角度α，第一初始椭圆弧绕原点O逆时针旋转第一旋转角度α，第一初始椭圆弧包络线绕原点O顺时针旋转第一旋转角度α；5)作第二初始椭圆弧6)作第二初始椭圆弧包络线7)给定爪顶圆弧角β，第二初始椭圆弧绕原点O逆时针旋转α+β，第二初始椭圆弧包络线绕原点O顺时针旋转α+β；8)作第三初始椭圆弧9)作第三初始椭圆弧包络线10)求解第二旋转角度γ，第三初始椭圆弧绕原点O顺时针旋转α+β+γ，第三初始椭圆弧包络线绕原点O逆时针旋转α+β+γ。4CN108678954A说明书1/9页一种爪式真空泵的曲爪转子及其型线设计方法