螺桿真空泵理論與應(yīng)用

第1章 緒論 001 
1.1 真空泵分類 001
1.2 干式真空泵概述 003
1.2.1 傳統(tǒng)干式真空泵 004
1.2.2 渦旋式真空泵 005
1.2.3 爪式真空泵 007
1.2.4 多級(jí)羅茨真空泵 010
1.3 螺桿真空泵原理與特點(diǎn) 012
1.3.1 原理 012
1.3.2 特點(diǎn) 013
1.3.3 基本計(jì)算 014
1.4 螺桿真空泵的應(yīng)用領(lǐng)域與發(fā)展現(xiàn)狀 016
參考文獻(xiàn) 018
第2章 螺桿真空泵轉(zhuǎn)子型線的基礎(chǔ)理論 019 
2.1 轉(zhuǎn)子型線基礎(chǔ)概念 019
2.1.1 轉(zhuǎn)子型線的三種表征方法 019
2.1.2 螺桿真空泵轉(zhuǎn)子型線的特征與構(gòu)成 020
2.2 轉(zhuǎn)子共軛嚙合原理 021
2.2.1 坐標(biāo)系建立與坐標(biāo)變換 021
2.2.2 共軛曲線求解方法 023
2.3 求解共軛曲線示例——雙擺線 024
2.4 求解共軛曲線示例——阿基米德螺線 026
2.5 端面型線與軸面型線轉(zhuǎn)換 028
2.6 理論型線與實(shí)際型線 031
參考文獻(xiàn) 033
第3章 常用螺桿真空泵轉(zhuǎn)子基本型線 034 
3.1 梯形齒螺桿轉(zhuǎn)子 034
3.1.1 梯形齒轉(zhuǎn)子端面型線概述 034
3.1.2 梯形齒轉(zhuǎn)子端面型線直角坐標(biāo)系方程 035
3.1.3 梯形齒轉(zhuǎn)子端面型線極坐標(biāo)系方程 036
3.1.4 梯形齒轉(zhuǎn)子軸面型線柱坐標(biāo)系方程 037
3.1.5 梯形齒轉(zhuǎn)子端面型線的抽氣面積計(jì)算 038
3.2 對(duì)稱矩形齒螺桿轉(zhuǎn)子 039
3.2.1 對(duì)稱矩形齒轉(zhuǎn)子端面型線概述 039
3.2.2 對(duì)稱矩形齒轉(zhuǎn)子端面型線直角坐標(biāo)系方程 040
3.2.3 對(duì)稱矩形齒轉(zhuǎn)子端面型線極坐標(biāo)系方程 042
3.2.4 對(duì)稱矩形齒轉(zhuǎn)子軸面型線柱坐標(biāo)系方程 042
3.2.5 對(duì)稱矩形齒轉(zhuǎn)子端面型線的抽氣面積計(jì)算 043
3.3 非對(duì)稱矩形齒螺桿轉(zhuǎn)子 043
3.4 等齒頂寬變螺距螺桿轉(zhuǎn)子 045
3.4.1 普通變螺距螺桿轉(zhuǎn)子存在的問(wèn)題 045
3.4.2 等齒頂寬轉(zhuǎn)子端面型線 045
3.5 錐形螺桿轉(zhuǎn)子 047
3.5.1 錐形轉(zhuǎn)子概述 047
3.5.2 錐形轉(zhuǎn)子端面型線 049
3.5.3 錐形轉(zhuǎn)子抽氣容積的計(jì)算 049
3.6 雙頭轉(zhuǎn)子型線 051
3.7 轉(zhuǎn)子型線的局部修正 054
參考文獻(xiàn) 057
第4章 螺桿真空泵轉(zhuǎn)子的螺旋展開(kāi)與動(dòng)平衡 059 
4.1 螺桿轉(zhuǎn)子螺旋展開(kāi)方式概述 059
4.2 等螺距螺桿轉(zhuǎn)子 060
4.3 一段漸變式變螺距螺桿轉(zhuǎn)子 062
4.4 二段突變式變螺距螺桿轉(zhuǎn)子 064
4.5 二段漸變式變螺距螺桿轉(zhuǎn)子 065
4.6 三段式變螺距螺桿轉(zhuǎn)子 067
4.7 變截面螺桿轉(zhuǎn)子 068
4.7.1 錐形轉(zhuǎn)子 069
4.7.2 階梯轉(zhuǎn)子 069
4.8 螺桿轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡概述 070
4.9 轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡的基本計(jì)算 072
4.10 等螺距螺桿轉(zhuǎn)子的鑄造法動(dòng)平衡 075
4.11 螺桿轉(zhuǎn)子的機(jī)加法動(dòng)平衡 079
4.12 螺桿轉(zhuǎn)子的自適應(yīng)動(dòng)平衡與體外動(dòng)平衡 082
4.13 螺桿轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)方法 085
4.14 螺桿轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡的檢測(cè)與修正 088
參考文獻(xiàn) 090
第5章 螺桿真空泵的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 091 
5.1 螺桿泵的結(jié)構(gòu)布局與轉(zhuǎn)子支撐方式 091
5.1.1 臥式泵 091
5.1.2 立式泵 094
5.1.3 懸臂泵 096
5.2 螺桿泵的驅(qū)動(dòng)與傳動(dòng)方式 098
5.2.1 外置電機(jī) 098
5.2.2 內(nèi)置電機(jī) 100
5.2.3 雙電機(jī) 102
5.3 螺桿泵的動(dòng)密封與潤(rùn)滑系統(tǒng) 104
5.3.1 動(dòng)密封 104
5.3.2 潤(rùn)滑系統(tǒng) 106
5.4 螺桿泵的冷卻系統(tǒng) 109
5.5 螺桿泵的氣路結(jié)構(gòu) 112
5.5.1 進(jìn)氣口與排氣口 112
5.5.2 中間泄壓閥與泄壓流道 114
5.5.3 充氣系統(tǒng) 115
5.5.4 螺桿泵的腐蝕防護(hù) 118
參考文獻(xiàn) 120
第6章 螺桿真空泵內(nèi)氣體流動(dòng)與熱力學(xué)過(guò)程分析 121
6.1 泵內(nèi)氣體輸運(yùn)過(guò)程的分解 121
6.1.1 吸氣過(guò)程 121
6.1.2 輸運(yùn)與壓縮過(guò)程 122
6.1.3 反沖過(guò)程 123
6.1.4 排氣過(guò)程 124
6.2 等螺距螺桿泵內(nèi)氣體輸運(yùn)過(guò)程的熱力學(xué)計(jì)算 125
6.2.1 假設(shè)條件與基本參數(shù) 125
6.2.2 吸氣階段(t∈［0,τ0 ］) 125
6.2.3 輸運(yùn)階段(t∈［τ0 ,(N 1)τ0 ］) 126
6.2.4 反沖階段(t = (N 1)τ0 ) 127
6.2.5 排氣階段(t∈［(N 1)τ0 ,(N 2)τ0 ］) 128
6.2.6 排氣功率與排氣溫度 129
6.3 泵內(nèi)氣體熱力學(xué)參數(shù)的變化規(guī)律 130
6.3.1 被抽氣體容積變化規(guī)律 131
6.3.2 被抽氣體壓力變化規(guī)律 132
6.3.3 被抽氣體溫度變化規(guī)律 132
6.3.4 被抽氣體質(zhì)量和總熵的變化規(guī)律 133
6.3.5 螺桿泵轉(zhuǎn)子軸功率的變化規(guī)律 134
6.3.6 被抽氣體的示功圖和示熱圖 135
6.3.7 螺桿泵的功率計(jì)算 136
6.4 泵內(nèi)氣體級(jí)間返流泄漏的計(jì)算 138
6.4.1 螺桿泵內(nèi)氣體級(jí)間泄漏通道的構(gòu)成 138
6.4.2 齒頂面狹縫間隙泄漏通道的計(jì)算 139
6.4.3 齒側(cè)孔口間隙三個(gè)泄漏通道的計(jì)算 143
6.4.4 級(jí)間返流泄漏量計(jì)算小結(jié) 145
6.4.5 螺桿轉(zhuǎn)子間隙設(shè)計(jì)小結(jié) 146
6.5 泵內(nèi)氣體的壓力分布與流動(dòng)模擬 147
6.5.1 螺桿泵內(nèi)的氣體分級(jí)輸運(yùn)計(jì)算模型 147
6.5.2 計(jì)算模型的控制方程組 149
6.5.3 螺桿泵的極限真空度與抽速計(jì)算 151
6.5.4 螺桿泵內(nèi)的沿程氣體壓力分布 152
6.5.5 螺桿泵內(nèi)氣體流動(dòng)的CFD 模擬 154
6.6 螺桿真空泵設(shè)計(jì)原則的思考 156
6.6.1 干式真空泵面臨的挑戰(zhàn) 156
6.6.2 無(wú)油螺桿真空泵轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)新理念的提出 157
6.6.3 轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)新理念帶來(lái)的變化 158
6.6.4 結(jié)論與發(fā)展分析 159
參考文獻(xiàn) 160
第7章 螺桿真空泵的典型工程應(yīng)用 161 
7.1 螺桿真空泵在醫(yī)藥化工領(lǐng)域的應(yīng)用 161
7.1.1 螺桿泵在制藥與化工行業(yè)中的應(yīng)用 161
7.1.2 螺桿泵替代液環(huán)泵的優(yōu)點(diǎn) 163
7.1.3 螺桿泵替代水環(huán)泵的其他應(yīng)用 164
7.2 螺桿真空泵在鋼鐵冶金領(lǐng)域的應(yīng)用 165
7.3 螺桿真空泵在空間環(huán)境模擬領(lǐng)域的應(yīng)用 168
7.3.1 大型常規(guī)空間環(huán)境模擬器真空系統(tǒng) 168
7.3.2 航天火箭發(fā)動(dòng)機(jī)試車平臺(tái)真空系統(tǒng) 170
7.3.3 火星塵艙環(huán)境模擬器中的真空系統(tǒng) 172
7.4 螺桿真空泵在油氣回收技術(shù)中的應(yīng)用 174
7.5 螺桿真空泵在半導(dǎo)體加工領(lǐng)域的應(yīng)用 176
7.5.1 螺桿泵在硅單晶爐中的應(yīng)用 177
7.5.2 螺桿泵在碳化硅長(zhǎng)晶爐中的應(yīng)用 178
7.6 螺桿真空泵在新能源領(lǐng)域的應(yīng)用 179
7.6.1 螺桿泵在太陽(yáng)能電池制造中的應(yīng)用 180
7.6.2 螺桿泵在鋰離子電池制造中的應(yīng)用 181
7.7 羅茨-螺桿真空泵機(jī)組在啟動(dòng)階段的抽氣特性 182
7.7.1 旁通管路式羅茨-螺桿機(jī)組的抽氣特性 183
7.7.2 直通式羅茨-螺桿機(jī)組的抽氣特性 185
7.7.3 變頻式羅茨-螺桿機(jī)組的抽氣特性 186
7.7.4 計(jì)算示例與三種啟動(dòng)方式的比較 188
7.8 螺桿真空泵的選擇、使用與維護(hù) 190
參考文獻(xiàn) 194
附錄 符號(hào)表 196