本文介紹了曲爪型真空泵轉子的典型型線以及優化型線的構建方法，并由此得到了9 種不同的爪式型線。為了找出9 種型線中的最佳性能曲線，分別對這9 種不同的爪型轉子進行工作過程中流場的數值模擬以及轉子的受力分析。在數值模擬中，爪型轉子工作壓力比隨著爪尖半徑的增加而減小。在應力分析中，隨著爪尖半徑的增加，轉子所受的最大應力減小，其力學性能提高。因此，綜合其工作性能和力學性能考慮，爪式真空泵最好選擇相對爪尖半徑為0.114~0.143 的爪型轉子。

　　爪式真空泵(包括爪式真空泵、爪式壓縮機和爪式膨脹機等)是一種新型的容積式流體增壓輸送機械。它由兩個特殊的爪型轉子以及機殼、密封裝置等組成。爪式真空泵工作時，由兩個轉子進行同步異向回轉運動而對泵腔進行壓縮或者膨脹，從而達到流體增壓輸送目的。

　　爪式真空泵具有無需潤滑，干式無油，運轉平穩等特點，用途廣泛，型線的優化必然帶來性能的提高。爪式真空泵已經廣泛應用到石油化工行業、醫藥行業和半導體行業中;爪式壓縮機作為低壓壓縮機也可以代替化工廠中的低壓壓縮機。因此，爪式真空泵應用前景具有很大的潛力。

　　查閱國內外文獻發現。在型線方面，國外學者通過研究螺桿型線而引出了爪式轉子型線。國內學者構建了不同節圓半徑和頂圓半徑的爪式型線，擴充了爪式型線類型。同時，也對爪式真空泵的工作過程進行了細致的研究。在數值模擬方面，已經對爪式真空泵的模擬研究有了較為成熟的方法，并成功模擬出爪式真空泵的工作過程。

　　因此，本文對曲爪型的典型爪式轉子型線以及優化的型線進行研究。通過對它們的流場進行數值模擬以及對轉子的受力分析，并將9 種型線的數值模擬結果進行對比，得出最佳的優化型線取值范圍，為其產品設計提供理論依據。

1、曲爪型真空泵轉子型線構建

　　1.1、典型型線構建

　　典型型線構建如圖1 所示，我們可以把它稱為典型曲爪型線或者r0 型線。型線構建的過程如下：首先將圓O1 固定，圓O2 的中心與圓O1距離為L，并且記錄圓O2 的a 點的位置。將圓O2 以角速度ω 繞圓O1 順時針進行轉動，同時，圓O2 也以角速度ω 繞自身圓心順時針轉動。a點移動的軌跡即為構建爪型轉子最重要的曲線。a 點移動的軌跡曲線的公式如下所示：

　　通過曲線繪制工具，可以得到a 點移動的軌跡曲線。然后將該曲線進行一系列的旋轉變換，并用3 個不同半徑的圓進行截取，即可得到典型的爪式轉子型線。此爪式型線的節圓半徑為35 mm，爪頂圓弧半徑為50 mm。如圖2 所示。

圖1 典型型線構建　圖2 典型爪式轉子

圖3 優化型線構建　圖4 優化爪式轉子

4、結論

　　(1)本文介紹了典型爪式真空泵轉子以及優化轉子的構建方法，并且定義了從r0 到r8 的9 種不同爪尖半徑的爪式轉子。

　　(2)從數值模擬結果來看，爪式真空泵工作時的壓力比隨著爪尖半徑的增大而降低，但是在r0 到r5 之間壓力比衰減比較緩慢。

　　(3)在爪型轉子的受力分析中，可知轉子爪臂的1、2 部位最容易產生彈塑性變形，并且隨著爪尖半徑的增加，其所受最大應力越來越小，抗壓能力越來越好。在爪尖半徑4 以后，最大應力值衰減緩慢，抗壓能力趨于平穩。

　　(4)通過以上分析，根據壓力比以及極限載荷選取合適的爪型轉子，爪式真空泵通常取相對爪尖半徑為0.114~0.143 的爪型轉子。