介紹了羅茨真空泵轉(zhuǎn)子型線的設(shè)計(jì)及其對(duì)羅茨真空泵性能的影響，并介紹了羅茨真空泵轉(zhuǎn)子型線的三坐標(biāo)測(cè)量方法，在此基礎(chǔ)上詳細(xì)說(shuō)明如何結(jié)合計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件AutoCAD對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行處理。

羅茨真空泵屬于高效節(jié)能的機(jī)電產(chǎn)品， 在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門得到了日益廣泛的應(yīng)用。由于具有無(wú)油、節(jié)能、振動(dòng)小、體積小、起動(dòng)快、維護(hù)費(fèi)用低等突出優(yōu)點(diǎn)，羅茨真空泵在未來(lái)仍將具有相當(dāng)強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)能力。隨著基礎(chǔ)工業(yè)的發(fā)展及設(shè)計(jì)理念的不斷**， 羅茨真空泵的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與工作性能均取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。早期的羅茨真空泵必須依賴前級(jí)真空泵運(yùn)行， 而如今已制造出能夠直接排大氣運(yùn)行的氣冷式羅茨真空泵和濕式羅茨真空泵，級(jí)數(shù)也由單級(jí)發(fā)展成為雙級(jí)、多級(jí)，轉(zhuǎn)子型線也由雙葉發(fā)展成為寬頭雙葉、多葉，羅茨真空泵產(chǎn)品正朝著高性能、多樣化的方向發(fā)展。

在羅茨真空泵的整體設(shè)計(jì)中， 轉(zhuǎn)子型線設(shè)計(jì)是關(guān)鍵，其決定了泵的零流量壓縮比、*大允許壓差、容積利用系數(shù)等重要指標(biāo)。中真空羅茨真空泵由于工作壓力較低，分子平均自由程較長(zhǎng)，分子返流較少，因此密封設(shè)計(jì)要求相對(duì)較低，一般采用雙葉形轉(zhuǎn)子型線；氣冷式及濕式羅茨真空泵由于工作壓力較高， 分子平均自由程較短，分子返流較多，密封設(shè)計(jì)要求較高，一般采用寬頭雙葉形及多葉形轉(zhuǎn)子型線， 其原理均是改變羅茨真空泵相鄰兩葉間密封角h 為180°的情況，以獲得較佳的密封效果及返冷氣相位。為獲得更低的噪聲及振動(dòng)性能， 羅茨真空泵的轉(zhuǎn)子也被設(shè)計(jì)成軸向扭轉(zhuǎn)的形式。

1、羅茨真空泵轉(zhuǎn)子型線設(shè)計(jì)

隨著設(shè)計(jì)理念的不斷更新， 羅茨真空泵型線設(shè)計(jì)的重點(diǎn)轉(zhuǎn)向了如下幾個(gè)方面：

1) 獲取更大的容積利用系數(shù)；

2) 獲得更有效的密封效果，采用盡量小的嚙合間隙；

3) 降低噪聲，尤其是直接排大氣工作時(shí)的噪聲。

隨著*的加工中心、多軸聯(lián)動(dòng)(5 軸以上)數(shù)控機(jī)床、數(shù)控刀具的逐漸普及，轉(zhuǎn)子的可加工性設(shè)計(jì)要求已經(jīng)大大降低。隨著伺服控制和傳感器技術(shù)的進(jìn)步，在數(shù)控系統(tǒng)的控制下，機(jī)床可以執(zhí)行亞微米級(jí)的**運(yùn)動(dòng)，在加工精度方面，近10 年來(lái)，普通級(jí)數(shù)控機(jī)床已由10μm 提高到5 μm，轉(zhuǎn)子的加工難度已經(jīng)大大降低。

羅茨真空泵轉(zhuǎn)子型線一般由數(shù)段線條組合而成，理論上可以是直線或者任何曲線， 目前的設(shè)計(jì)方案一般采用圓弧、漸開(kāi)線及擺線作為曲線段相互配合構(gòu)成共軛曲線，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子的正常嚙合，為了尋求較大的性能突破，正在研究開(kāi)發(fā)更多的曲線種類及曲線組合。容積利用系數(shù)是轉(zhuǎn)子型線設(shè)計(jì)的重要指標(biāo)，容積利用系數(shù)值與泵理論抽速值成正比關(guān)系， 即在中心距和頂圓直徑相同的情況下，轉(zhuǎn)子本身所占體積越小，容積利用系數(shù)值就越大， 從而泵理論抽速值成正比提高。相較而言，容積利用系數(shù)高的轉(zhuǎn)子頂圓直徑齒寬比高，轉(zhuǎn)子顯得較為“狹長(zhǎng)”。容積利用系數(shù)值與型線構(gòu)成樣式及型線頂圓直徑節(jié)圓比息息相關(guān)， 在所有的型線構(gòu)成樣式中， 圓弧齒型及漸開(kāi)線型轉(zhuǎn)子容積利用系數(shù)較高。受制于材料強(qiáng)度，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方案中常犧牲一定的容積利用系數(shù)值來(lái)保證轉(zhuǎn)子強(qiáng)度。隨著材料科學(xué)的不斷進(jìn)步和設(shè)計(jì)理念的更新， 轉(zhuǎn)子的容積利用系數(shù)將會(huì)逐漸提高， 一方面材料強(qiáng)度的提高會(huì)允許減少轉(zhuǎn)子*小斷面厚度， 另一方面提高容積利用系數(shù)可以顯著縮短轉(zhuǎn)子軸向長(zhǎng)度，從而減輕轉(zhuǎn)子重量，增加軸向剛度，節(jié)省材料。

嚙合間隙是轉(zhuǎn)子型線設(shè)計(jì)的主要指標(biāo)， 由于加工誤差、作用力引起的變形及轉(zhuǎn)子運(yùn)行時(shí)熱膨脹的存在，羅茨真空泵必須選取一定的轉(zhuǎn)子嚙合間隙以避免工作時(shí)發(fā)生轉(zhuǎn)子干涉。嚙合間隙的大小對(duì)羅茨真空泵的零流量壓縮比、*大允許壓差指標(biāo)影響極大，羅茨真空泵存在一定的“內(nèi)泄漏”現(xiàn)象，由于間隙的存在，造成氣體通過(guò)嚙合間隙從高壓側(cè)往低壓側(cè)“返流”，且返流流量隨著間隙、壓力及壓力比的增加而增加。由于返流氣體壓力較高，返流后與羅茨泵入口氣體混合，導(dǎo)致羅茨泵入口壓力升高，根據(jù)容積真空泵抽氣速率計(jì)算公式：S=Q/P(式中S 為抽速，Q 為氣體流量，P 為泵入口壓力)，抽速S 與入口壓力P 成反比關(guān)系，因此測(cè)得的羅茨真空泵的實(shí)際抽速會(huì)降低，同理，返流氣體對(duì)羅茨真空泵的零流量壓縮比指標(biāo)也有很大的影響。根據(jù)實(shí)際測(cè)試， 僅僅將一個(gè)轉(zhuǎn)子的頂圓直徑減少0.1mm，ZJP2500 羅茨真空泵在中真空段的抽氣速率就下降了7%。經(jīng)過(guò)我公司對(duì)用戶返修泵的實(shí)際測(cè)試，由于磨損及腐蝕造成間隙變大后， 測(cè)得的實(shí)際抽速甚至只有理論抽速的50%，將此泵裝配成機(jī)組后，極限壓力只能達(dá)到130 Pa，而在同樣的工藝系統(tǒng)中，新的同樣配置的機(jī)組極限壓力就可以達(dá)到6 Pa。

嚙合間隙決定了內(nèi)泄漏的大小， 因此羅茨真空泵的嚙合間隙控制非常關(guān)鍵， 如何保持泵運(yùn)行過(guò)程中嚙合間隙合理、均勻成為型線設(shè)計(jì)的重要任務(wù)。羅茨真空泵的嚙合間隙不能過(guò)于放大或者縮小， 如果嚙合間隙放得過(guò)大，會(huì)造成零流量壓縮比指標(biāo)、抽氣速率急劇下降；如果嚙合間隙過(guò)于縮小，雖然零流量壓縮比、抽氣速率指標(biāo)較好，但是*大允許壓差指標(biāo)會(huì)嚴(yán)重惡化，轉(zhuǎn)子在實(shí)際運(yùn)行時(shí)會(huì)很容易卡死。