單螺杆泵幾種型線的分析及工藝探討（tǎo）

在牛（niú）頓（dùn）流體（tǐ）、非牛頓流體和氣一液兩（liǎng）相流體輸送中，螺杆泵有其獨特的優勢。而應（yīng）用廣泛的單、雙和三螺（luó）杆泵的結構、工作原理截（jié）然不同。從經濟適用角度考慮，此三類螺杆泵都有其它泵不能取代的應用領域（yù）。單螺杆泵由（yóu）於型線簡（jiǎn）單、型麵精度要求不（bú）高，可采用無（wú）屑加工的高效工藝，所以價格低，在其結構及適應性等方麵也有諸多優點，在非潤滑介質、含固體介質和腐蝕性介質的輸送方麵獨樹一幟。

目前（qián），國（guó）內生（shēng）產單（dān）螺杆泵的企業（yè）遠多於生產雙、三螺杆泵企（qǐ）業。單螺杆泵中單頭單螺杆泵(即1／2型麵)占絕大（dà）多（duō）數，而國際上已逐（zhú）步推廣先進的雙頭單螺杆（gǎn）泵(即2／3型麵（miàn）)。本文分（fèn）析了它們的優（yōu）缺（quē）點並（bìng）探討其工（gōng）藝途徑和橫截麵型線(各（gè）公式推導過程從（cóng）略（luè）)，為新型線的推廣和應用提供參考。

1、型線種類（lèi）

1.1  常規型線（xiàn）(1／2型麵（miàn）橫截（jié）麵型線如圖l例所示，簡稱（chēng）A型，是古老（lǎo）的型線，由法國工程師Myan0首（shǒu）先提出。轉子截形為圓。其（qí）直徑D=2 a，偏心距e，節距t，單（dān）頭。定子截形是兩（liǎng）半徑為a，圓心（xīn）相距（jù）4e的長圓。其參數:節距T=2t，雙頭。轉子運動軌跡是轉子截麵重心以e為半徑在2 e為（wéi）半（bàn）徑的圓（yuán）內滾動r即所謂卡丹諾圓問鄹的行星運動。轉子頭數與定子頭數之比為12。

1.2新型線(2/3型麵)

橫截麵如圖l（b）(c)所示，簡稱B型、C型，是近幾年國內外提（tí）出的（de）新型線。

B型轉子截形為半徑a，圓心（xīn）相距4 e的長圓，其直徑D=2 a，

偏心距（jù）e，節距t，雙頭（tóu）。C型轉子截形是類橢圓，其直徑D=2a，偏心距e，大半（bàn）徑b=a+2e，節距t，雙頭。 

定子截形的形成如（rú）圖（tú）I(d)圳所示。如前述卡（kǎ）丹諾圓運動（dòng），滾動半徑為1．5 e，以e為半徑的圓（yuán）上一點運動軌跡謂之骨線（xiàn）(圖2的三棱（léng）狀內擺（bǎi）線K)。轉（zhuǎn）子運動時，其對稱軸線4 9問線段與（yǔ）骨線共軛，運動過程中轉子外廓的展成線即為定子型線（xiàn）。雖運動軌跡相同，由於轉子截形（xíng）不同，所展成的定子型線差（chà）異甚大，B型為三瓣花形C型為類三角（jiǎo）形。其（qí）節距（jù）丁=1．5 t，三頭。轉子頭數（shù）與定子頭數之比為23。

2、型線方程

A B型轉子型線方程相同i C型轉子型線方程為類橢圓（yuán）。

新型線定予方（fāng）程與骨線相關。圖2中，滾圓上的A1點，當圓心轉過由角時運動至赴（fù）點，其骨（gǔ）線方程為式(I)。B型定子廓形是以a為半徑的骨線等距線(侶（lǚ）線)與以a為半徑的圓弧組成（chéng）。侶（lǚ）線方程為式(2)。純圓（yuán）弧段是圓心不在原點（diǎn）的（de）圓方程為式(3)。X0和Y0為骨（gǔ）線尖（jiān）點坐標。C型定子型（xíng）線方程與B型類似，故（gù）略（luè）。

3各（gè）型麵優缺點

 (1) A型

優點:轉子和定子（zǐ）型線簡單，生產曆史長，加工經驗豐（fēng）富（fù），有高效、經濟（jì）的（de）工藝方法。如轉（zhuǎn）子采用連（lián）續衝壓工藝製造空心螺杆廠(圖3)，不僅高效、省材，而且可提高泵的效率和壽命。通常，定  子多采用模具加工的橡膠製品。然（rán）而在高壓情況（kuàng），因橡膠受壓變形，使介質回流，泵（bèng）效率急劇（jù）下降，有的高（gāo）壓（yā）泵效率（lǜ）僅l．0％左右（yòu）。解（jiě）決此問題，剛性套（tào）是一個有效（xiào）途徑。因A型定子型線簡單，使其剛性套（tào）的製造較容易（圖3）

缺點：由於轉子和定子接觸（chù）麵的相對運動並非純滾動（dòng），尤其在定（dìng）子兩（liǎng）直線段滑（huá）動速（sù）率較大，易磨（mó）損。

2：2／3型

同參數情況下，2／3型較A型流量大，因而同流量時體積較小。例如．．e=0．2cm，D亍1．75cm，理論流量Q（m/r）:

A型:Q=1．36 T

B型 Q=1.612T

C型 Q=1.6041T

同參數情況下，B型理論流量較A型大2πe2值,C型流量略小於B型。

轉子是（shì）雙頭，因而其重（chóng）心偏移率是A型的一半。從而可允（yǔn）許較高的轉速，且噪聲較小。每轉的腔（qiāng）室（shì）由2x3代替1x2，使泵脈動降低較多。腔室的增加也使（shǐ）滑動（dòng）速率較大的區問瞬時速度比A型低，由此可減少磨損，提高壽命。此外，新型麵密封性強，可（kě）提高容積效率。

在（zài）新型（xíng）線中，由於B型定子型線是由非連續（xù）方程曲線展（zhǎn）成，廓形存在6個硬過渡點（diǎn）(，骨線侶（lǚ）線與尖點圓弧過度處)，顯然對運轉壽命有所（suǒ）影（yǐng）響。然而C型定子廓形是由連續方程曲線（xiàn）展成（chéng），故無此現象。

綜合分析，目前我國宜推廣（guǎng）C型泵。據悉，C型在一些國家已（yǐ）商品化，如德（dé）國阿爾維勒AG公司推出的AED係列等泵。

4、工藝（yì）探討．

A型轉子工藝較成熟，可采用成形車、靠模車、旋風銑、連續衝壓等方法。連續衝壓成型目前（qián）是A型轉子佳生產方式之一。國外采（cǎi）用多軸腔機床加工2／3型（xíng）轉子，成本較高。國內已（yǐ）有單位引進其加工機（jī）床，如WEIN-GARTNER公司的VARID型五軸數（shù）控銑床，可加工很多種類螺杆（gǎn）的（de）精密型麵以及單螺（luó）杆泵的轉子、模芯和剛性套。但（dàn）單螺杆泵（bèng）結（jié）構（gòu）特點廠多為硬轉子、軟定動是屬於（yú）型麵複（fù）雜並非精密(相對雙、三螺杆泵而言)的產品，因此如僅將其作為加工單螺（luó）杆泵的專用機床，則顯然功能過（guò）剩。況且該型（xíng）中等規格設備，價位約1000萬元，也是值得考慮的（de）問題（tí）。據作（zuò）者經驗分析，樣（yàng）機或（huò）小批生產用帶靠模裝置（zhì）的普通機床即能完成,若大批生產，在現（xiàn）有A型轉子加工機床上安裝仿（fǎng）型銑頭，作者（zhě）已完成（chéng）結構（gòu）設訓即可勝任。

A型橡膠定子模芯加工可采用車、銑、磨等多（duō）種方法，各（gè）廠對此已有豐富經驗。新型線模芯的工藝方法（fǎ）與A型類同。關鍵是（shì）要有正確的型線坐標信線性或非線性收縮的補償匐。A型（xíng）剛性（xìng）套的加工用普通萬能（néng）機床（chuáng）即可,2／3型剛性套加工則需極昂貴的設備。

5、CAD型線設計實例

本文用類（lèi）似三螺杆泵型線改進所用的軌跡法（fǎ）進行編程（chéng）。該方法簡單可靠，無需建立包絡方程，該程序已用於雙、三螺杆泵的型線設計。

程序為模塊化設計，將其以程序包納入刀具設計軟件後，不僅（jǐn）可計算單螺（luó）杆泵轉子、定（dìng）子的端、軸、法截麵，還（hái）可計算轉子、定子模芯的成形車、銑、滾、磨等刀具型線以（yǐ）及（jí）該刀具的鏟磨砂輪工藝參數。程序還具有各類（lèi）橡（xiàng）膠模芯收縮量的補償功能，為單螺杆泵新舊（jiù）型線（xiàn）的研究和生產提供了方便。

表l為CAD計算實例。其計算參數為e=20、D=1 70。實用時，點的密度可任意設定。型線坐標值，轉子為l／4型線段;定子為1／6型線段。使用時將其對稱排列即（jí）全廓（kuò）形。

表中第3點是（shì）B型線的硬過渡（dù）點.

(1)雙頭單螺杆泵性能優越，在原單頭單螺杆（gǎn）泵基（jī）礎（chǔ）上改型簡便。 

(2)例根據產品特點（diǎn），幾乎原生產1／2型單螺杆泵的企業轉型生產2／3型產品，工藝上不存在太大困難（nán）。

(3)本（běn）文CAD軟件（jiàn）能滿足不同條件的企業對2／3型單螺杆泵產品（pǐn）開發的要求（qiú）。