三螺杆泵型线及其加工铣刀结构之分析.doc

三螺杆泵型线及其加工铣刀结构之分析 陈金海1 陈德伟2 陈德宏3 王丽霞2 (1.石家庄水泵厂,河北石家庄;050011 2.石家庄宝石电气硝子玻璃有限公司,河北石家庄;050035) (3. 石家庄博亚针织有限公司，河北石家庄;050011) 摘 要：多面分析了三螺杆泵135型新、旧型线的优缺点以及螺杆型面加工铣刀的各种结构特点。常年实践的各类典型实例，可供不同生产条件之参考。 关键词：三螺杆泵 型线 铣刀 1 引 言 在牛顿流体输送领域中三螺杆泵占据了十分重要的位置。其啮合间隙很小，型面精度高，压力可达25Mpa，噪声低达57dB(A)，效率高，特别适用能量转换和液体输送[1]。我国螺杆泵产品（单、双、三、五螺杆）中，三螺杆泵产量最大，约占总产量50%以上。 三螺杆泵自1931年（瑞典IMO公司发明）问世以来，由于其优越性能，至今应用越发广泛。但其加工精度是各类螺杆泵中最严格的，为保障产品质量和提升经济效益，其加工工艺的改进层出不穷。然，目前我国螺杆泵各生产单位极度分散，由于设备条件、经验、技术水平所限，产品质量和经济效果良莠参差不齐，严重影响了三螺杆泵发展和国际竞争能力。故本文对三螺杆泵应用最广的135型新、旧型线的优缺点和螺杆型面加工铣刀的各种结构特点作了多面分析，并出示相关数据供不同生产条件改进之参考。文中各类典型实例，均为常年实践的总结，有一定借鉴价值。 三螺杆泵的心脏是三根螺杆，螺杆的质量和工艺效应左右了整个产品的成效。目前国际上三螺杆泵绝大部分都是久经考验的135型成熟结构,所以本文重点探讨135型螺杆相关议题。 2 概 况 螺杆端截面齿型对泵的性能影响至关重要，各国从未间断过对它的试验研究。但由于螺杆型面精度要求很高，加工工艺复杂，变动齿型型线需要改动昂贵的工艺装备和特型刀具，故变动型线都十分谨慎。至今三螺杆泵正式产品的大规模型线变动只有IMO和德国Allweiler等公司在60年代进行过。我国三螺杆泵商品化始于60年代，技术主要来自前苏联[2]。所以，目前除引进Allweiler技术的SN、SPF系列产品外基本都是沿用30年代旧型线（包括非引进技术的SN系列产品）。 螺杆型面加工工艺及装备与型线结构和技术水平相关，并直接影响产品质量和生产效率。因而在产品改进和企业整合过程中应作好技术分析，择善而从，以提升市场竞争能力。 2.1 螺杆型面 螺杆型面由端截面型线随导程相应生成。三螺杆泵135型结构的主、从螺杆横截面如图1所示。各直径的比例关系为df：db：da = 1：3：5。螺杆型线由顶圆、根圆、齿曲线组成。齿曲线为旋轮线（摆线）。因从杆理论齿曲线和顶圆形成尖角极易磨损，影响寿命，所以齿曲线必须进行修正。从杆齿曲线（棱边）修正方法如下： 1.径线，如图1a)，通过中心的径向直线倒棱，L=0.025 db[3]； 2.斜线，如图1b)，与径向倾斜30°的直线倒棱，L=0.03～0.05 db，设计时确定； 3.弧线，如图1c)，圆弧倒棱，圆弧半径为0.024～0.069 db，设计时确定[4]。 从杆齿曲线修正后，与其共轭的主杆齿曲线也有相应修改：理论上，是由短摆线和从杆倒棱边的包络线组成。 齿顶中心角α传统采用0.18π（32.4°）。60年代先进国家改用0.16π（28.8°）。我国多数企业现仍旧采用落后的0.18π中心角。 2.2 螺杆型面加工 三螺杆型面加工方法有车、铣、刨、磨、滚铣、旋风铣等。工艺方法很大程度制约了产品质量和成本。 就目前的技术水平，常规要求的三螺杆泵（占产品大多数）螺杆型面加工方法以盘铣刀最为理想（综合效益好）。因此铣刀的结构和制造方法成为现阶段左右三螺杆泵发展的技术重点。 螺杆型面加工铣刀有盘铣和指状铣两大类。指状铣刀用于三螺杆泵时只适合粗加工开坯。故本文仅重点讨论精加工盘铣刀型面的加工方法。概括有以下几种：1.尖齿刀法；2.铲磨法；3.仿形磨法；4.圆磨法。 主杆 从杆 图1 螺杆横截面 3 分 析 3.1 螺杆型面方面 修正后的主杆齿曲线中，从杆倒棱边轨迹的包络线如图2所示：a) 是径线修正轨迹；b) 是斜线修正轨迹；c) 是弧线修正轨迹。图中，B为倒棱边轨迹；A是包络线。 a) b) c) 图2 主杆齿曲线包络线 由图可明显看到传统的旧型线a)的缺点是，要求主杆加工刃具的根圆与包络线连接刃形绝对尖锐。显然在实践中是不可能达到的。由于刃具制造、磨损等原因，加工后的主杆齿形根部都有一个不规则的圆弧，造成运行时与从杆棱边的干涉。只有增加人工修