一种单头等螺距空心螺杆转子的动平衡设计方法

摘要

一种单头等螺距空心螺杆转子的动平衡设计方法，属于螺杆式无油真空泵技术领域，对于任意一种指定结构的单头等螺距螺杆转子，首先计算出转子端面型线所包围图形的截面面积以及该图形形心的极坐标位置；按转子总长度与其导程关系的两种不同情况选择，计算确定螺杆转子在铸造毛坯时预留去除质量体的空穴的参数，铸造时在转子体内部沿中心轴线开设通孔并在两端预留转子轴配合区，然后按上述参数在转子体内部去除质量体空穴，从而实现螺杆转子的动平衡，本发明方法简单、高效，便于于机械设计人员操作。

主权项

一种单头等螺距空心螺杆转子的动平衡设计方法，其特征在于：所述螺杆转子为分体式结构，由转子体、转子轴、连接构件和密封构件组成，其中转子体沿中心轴线开设用于装配转子轴的通孔，通过在转子体内部对称开设2个或4个形状均为等截面螺旋展开体的偏心空穴实现转子的动静平衡，包括以下步骤：步骤1：对于任意一种指定型线结构的单头等螺距螺杆转子，首先在转子端面上以轴心为原点建立极坐标系，计算出转子端面型线所包围图形的截面面积A₀以及该图形形心的极坐标位置(r₀,θ₀)；步骤2：确定螺杆去除质量体的结构参数，按以下两种不同情况选择其一进行：第一种情况：当螺杆转子的总长度L₀等于其螺旋导程p的n+0.5倍且整数n≥3，即L₀＝(2n+1)p/2，n＝3,4,5...时，在转子体内部开设2个去除质量体空穴，这2个空穴的形状相同，均为固定形状截面绕转子轴线的螺旋展开体，其螺旋导程等于转子螺旋导程，其固定形状截面为转子体端面型线所包围区域内的一部分，该部分与转子体中心轴孔相通且与转子体端面型线不发生干涉，确定转子内部的两个去除质量体空穴的截面面积A₁、A₂，起始截面的形心位置坐标(r₁,θ₁)、(r₂,θ₂)和空穴的轴向起始和终止位置L₁、L₂及L₃、L₄；所述转子内部去除质量体空穴的截面面积A₁、A₂，公式如下：A₁＝A₂所述空穴起始截面的形心位置坐标(r₁,θ₁)，(r₂,θ₂)，公式如下：r₁＝r₂θ₁＝θ₂＝θ₀A₁r₁＝A₂r₂＝A₀r₀/2所述空穴的轴向起始和终止位置L₁、L₂及L₃、L₄，公式如下：L₁＝pL₂＝1.5pL₃＝(n‑1)pL₄＝(n‑0.5)p第二种情况：当螺杆转子的总长度L₀等于其导程p的n倍且整数n≥3，即L₀＝np，n＝3,4,5...时，需在转子体的内部开设4个去除质量体空穴，这4个空穴的形状均为固定形状截面绕转子轴线的螺旋展开体，其螺旋导程等于转子螺旋导程，其固定形状截面为转子体端面型线所包围区域内的一部分，该部分与转子体中心轴孔相通且与转子体端面型线不发生干涉，确定转子体内部去除质量体空穴的截面面积A₁、A₂、A₃、A₄，起始截面的形心位置坐标(r₁,θ₁)、(r₂,θ₂)、(r₃,θ₃)、(r₄,θ₄)和空穴的轴向起始和终止位置L₁和L₂、L₃和L₄、L₅和L₆、L₇和L₈需满足下列关系：$\frac{A_0{r}_0}{A_1{r}_1}n-[2n-5]-\frac{A_3{r}_3}{A_1{r}_1}[2n-1-4\frac{\delta }{p}]=0$其中，δ为A₃空穴起始端面与转子侧端面的距离；所述转子内部去除质量体空穴的截面面积A₁、A₂、A₃、A₄，公式如下：A₁＝A₂A₃＝A₄所述空穴起始截面的形心位置坐标(r₁,θ₁)、(r₂,θ₂)、(r₃,θ₃)、(r₄,θ₄)，公式如下：r₁＝r₂θ₁＝θ₂＝θ₀r₃＝r₄θ₃＝θ₄＝θ₀所述空穴的轴向起始和终止位置L₁、L₂、L₃、L₄、L₅、L₆、L₇、L₈，公式如下：L₁＝pL₂＝1.5pL₃＝(n‑1.5)pL₄＝(n‑1)pL₅＝δL₆＝0.5p+δL₇＝np‑0.5p‑δL₈＝np‑δ步骤3：按步骤2的参数，在铸造分体空心转子体毛坯时预留去除质量体的空穴，实现螺杆转子的动平衡，具体方法为：在转子体内部沿中心轴线开设通孔并在两端预留转子轴配合区，然后在转子体内部去除质量体空穴，所述空穴的形状为等截面螺旋体；所述等截面螺旋体的确定方法为：在转子体起始位置截面处端面型线所包围的区域内，划取一块面积大小和形心位置满足步骤2中任一条件，与中心轴孔相通且与转子端面型线不发生干涉的图形；以此图形为基础，绕螺杆转子的回转轴做等螺距螺旋扫描，形成其导程与转子导程相同并具有指定轴向长度的等截面螺旋体。