【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于罗茨真空泵转子加工，尤其是涉及一种罗茨真空泵转子优化补偿方法。
技术介绍
1、罗茨真空泵是一种传统的抽真空装置，其基本结构是安装在平行轴上的两个八字形转子；两个转子在泵壳内作匀速反向转动，同时保持微小的间隙，实现气体的吸入和排出。广泛应用于冶金、食品、化工、芯片等行业。
2、转子是罗茨真空泵的关键部件，传统方法中提高泵性能的是优化设计转子型线，忽略了转子加工过程中的误差对罗茨真空泵抽气性能的影响，导致实际生产的罗茨真空泵无法达到其理论设计所具备的性能，两者之间存在较大差别，亟待改进。
技术实现思路
1、本专利技术解决所要解决的技术问题是提供一种罗茨真空泵转子优化补偿方法，对加工完成的转子坯件上进行优化，使得优化补偿后的转子工件满足尺寸精度和性能要求。
2、本专利技术解决上述问题所采用的一个技术方案为：一种罗茨真空泵转子优化补偿方法，包括如下具体步骤：
3、对加工完成的转子坯件进行离线测量，计算加工误差及实际间隙；
4、对实际间隙进行寻优，计算得到第一补偿间隙和第二补偿间隙，并建立优化补偿转子模型；
5、根据优化补偿转子模型，再加工转子坯件得到满足尺寸精度和性能的转子工件。
6、与现有技术相比，本专利技术的优点在于考虑到加工误差对罗茨真空泵的尺寸精度和性能的影响，对加工完成后的转子坯件进行了离线测量，以计算获得加工误差及实际间隙，并以通过对实际间隙寻优得到的第一补偿间隙和第二补偿间隙，计算并建立优化
7、作为优选，所述转子坯件的加工根据转子初始模型进行，所述转子初始模型由设计尺寸参数拟合而成，所述设计尺寸参数包括第一理论间隙和第二理论间隙，所述第一理论间隙为转子理论型线第一部分与泵壳之间的设计间隙，所述第二理论间隙为转子理论型线第二部分与另一转子理论型线第一部分之间的设计间隙；所述转子理论型线第一部分与转子理论型线第二部分分布在同一个象限内且相连后形成转子理论轮廓线的四分之一。转子理论轮廓线的分段设计使得拟合效果更为优异，其中，转子理论型线第一部分参与了第一理论间隙和第二理论间隙的形成，而转子理论型线第二部分只参与了第二理论间隙的形成。
8、作为优选，所述离线测量具体为：采用三坐标测量机测量转子坯件获得基于理论测量点的实际测量点；所述理论测量点均匀分布在每一层的转子理论轮廓线上，所述转子理论轮廓线有三层。
9、作为优选，所述加工误差为转子坯件轮廓上的实际测量点tn与转子初始模型理论轮廓上的投影点pn之间的距离，实际测量点tn的三维坐标记为投影点pn的三维坐标记为则
10、
11、作为优选，所述投影点pn为采用曲面模型三角网格化的方法寻找的实际测量点tn到相应层转子初始模型理论轮廓线的最近点。
12、作为优选，所述实际间隙ln为理论间隙l与加工误差dn之差，记为ln＝|l-dn|。
13、作为优选，对实际间隙进行寻优过程为：根据转子轮廓实际测量点，确定转子与泵壳之间的间隙l1，转子与另一转子之间的间隙l2，以转子1/2型线为例，将间隙l1、l2作为优化变量，实际间隙ln最值为优化范围，抽气流量q和排气温度t为优化目标，基于kriging建模方法，建立如下优化数学模型：
14、
15、其中，λ1、λ2为抽气流量q和排气温度t这两个性能参数在罗茨真空泵综合性能中的占比，l1min为投影点pn在转子理论型线第一部分上的所有实际间隙ln中的最小值，l1max为投影点pn在转子理论型线第一部分上的所有实际间隙ln中的最大值，l2min为投影点pn在转子理论型线第二部分上的所有实际间隙ln中的最小值，l2max为投影点pn在转子理论型线第二部分上的所有实际间隙ln中的最大值。
16、作为优选，kriging模型的响应值由输入的回归量与偏差量相加得到：y(x)＝f(x)tβ+z(x)；式中，y(x)为响应值；f(x)t为回归基函数，β为回归系数，f(x)tβ为回归模型构成对全局设计空间的拟合；z(x)为相关函数，表示回归模型逼近设计空间时的局部偏差，其协方差矩阵如下：cov[z(xi),z(xj)]＝σ2r[r(xi,xj)]，r为相关系数的矩阵；r(xi,xj)为任意两个样本点xi与xj之间的相关函数，选取高斯模型为相关函数：m为设计变量的维数；θk为高斯模型中的参数；经推导得到未知点x处的kriging模型预测值y^(x)＝f(x)tβ*+r(x)tr-1(y-fβ*)；式中，为预测响应值；r(x)t为预测点与样本点之间的相关矩阵；f为设计空间的全局模型，β*为模型的多项式函数。
17、作为优选，基于ga遗传算法进行优化模型计算，设定初始种群数为80，遗传代数为120，交叉概率为0.9，变异概率为0.1。
18、作为优选，式中λ1取0.7，λ2取0.3。
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1.一种罗茨真空泵转子优化补偿方法，其特征在于，包括如下具体步骤：
2.根据权利要求1所述的一种罗茨真空泵转子优化补偿方法，其特征在于，所述转子坯件的加工根据转子初始模型进行，所述转子初始模型由设计尺寸参数拟合而成，所述设计尺寸参数包括第一理论间隙和第二理论间隙，所述第一理论间隙为转子理论型线第一部分与泵壳之间的设计间隙，所述第二理论间隙为转子理论型线第二部分与另一转子理论型线第一部分之间的设计间隙；所述转子理论型线第一部分与转子理论型线第二部分分布在同一个象限内且相连后形成转子理论轮廓线的四分之一。
3.根据权利要求2所述的一种罗茨真空泵转子优化补偿方法，其特征在于，所述离线测量具体为：采用三坐标测量机测量转子坯件获得基于理论测量点的实际测量点Tn；所述理论测量点均匀分布在转子理论轮廓线上。
4.根据权利要求3所述的一种罗茨真空泵转子优化补偿方法，其特征在于，所述加工误差为转子坯件轮廓上的实际测量点Tn与转子初始模型理论轮廓上的投影点Pn之间的距离，实际测量点Tn的三维坐标记为投影点Pn的三维坐标记为则
5.根据权利要求4所述的一
6.根据权利要求5所述的一种罗茨真空泵转子优化补偿方法，其特征在于，所述实际间隙Ln为理论间隙L与加工误差Dn之差，记为Ln＝|L-Dn|。
7.根据权利要求6所述的一种罗茨真空泵转子优化补偿方法，其特征在于，对实际间隙Ln进行寻优过程为：根据转子轮廓实际测量点，确定转子与泵壳之间的间隙L1，转子与另一转子之间的间隙L2，以转子1/2型线为例，将间隙L1、L2作为优化变量，实际间隙Ln最值为优化范围，抽气流量q和排气温度t为优化目标，基于Kriging建模方法，建立如下优化数学模型：
8.根据权利要求7所述的一种罗茨真空泵转子优化补偿方法，其特征在于，Kriging模型的响应值由输入的回归量与偏差量相加得到：y(x)＝F(x)Tβ+Z(x)；式中，y(x)为响应值；F(x)T为回归基函数，β为回归系数，F(x)Tβ为回归模型构成对全局设计空间的拟合；Z(x)为相关函数，表示回归模型逼近设计空间时的局部偏差，其协方差矩阵如下：Cov[z(xi),z(xj)]＝σ2R[r(xi,xj)]，R为相关系数的矩阵；r(xi,xj)为任意两个样本点xi与xj之间的相关函数，选取高斯模型为相关函数：m为设计变量的维数；θk为高斯模型中的参数；经推导得到未知点x处的Kriging模型预测值式中，为预测响应值；r(x)T为预测点与样本点之间的相关矩阵；F为设计空间的全局模型，β*为模型的多项式函数。
9.根据权利要求7所述的一种罗茨真空泵转子优化补偿方法，其特征在于，基于GA遗传算法进行优化模型计算，设定初始种群数为80，遗传代数为120，交叉概率为0.9，变异概率为0.1。
10.根据权利要求7所述的一种罗茨真空泵转子优化补偿方法，其特征在于，式中λ1取0.7，λ2取0.3。
...【技术特征摘要】
1.一种罗茨真空泵转子优化补偿方法，其特征在于，包括如下具体步骤：
2.根据权利要求1所述的一种罗茨真空泵转子优化补偿方法，其特征在于，所述转子坯件的加工根据转子初始模型进行，所述转子初始模型由设计尺寸参数拟合而成，所述设计尺寸参数包括第一理论间隙和第二理论间隙，所述第一理论间隙为转子理论型线第一部分与泵壳之间的设计间隙，所述第二理论间隙为转子理论型线第二部分与另一转子理论型线第一部分之间的设计间隙；所述转子理论型线第一部分与转子理论型线第二部分分布在同一个象限内且相连后形成转子理论轮廓线的四分之一。
3.根据权利要求2所述的一种罗茨真空泵转子优化补偿方法，其特征在于，所述离线测量具体为：采用三坐标测量机测量转子坯件获得基于理论测量点的实际测量点tn；所述理论测量点均匀分布在转子理论轮廓线上。
4.根据权利要求3所述的一种罗茨真空泵转子优化补偿方法，其特征在于，所述加工误差为转子坯件轮廓上的实际测量点tn与转子初始模型理论轮廓上的投影点pn之间的距离，实际测量点tn的三维坐标记为投影点pn的三维坐标记为则
5.根据权利要求4所述的一种罗茨真空泵转子优化补偿方法，其特征在于，所述投影点pn为采用曲面模型三角网格化的方法寻找的实际测量点tn到转子初始模型理论轮廓线上的最近点。
6.根据权利要求5所述的一种罗茨真空泵转子优化补偿方法，其特征在于，所述实际间隙ln为理论间隙l与加工误差dn之差，记为ln＝|l-dn|。
7.根据权利要求6所述的一种罗茨真空泵...
【专利技术属性】
技术研发人员：项四通，吴城，刘永荣，陆朝阳，程春，汪子龙，汤宣丰，
申请(专利权)人：宁波大学，
类型：发明
国别省市：
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