雙螺杆壓縮機螺杆轉子齒形的製作方法
2023-05-17 08:51:26 1
專利名稱：雙螺杆壓縮機螺杆轉子齒形的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種轉子齒形，尤其是一種用齒條生成方法所設計具有較高容積效率的雙螺杆壓縮機螺杆轉子齒形。
背景技術：
螺杆壓縮機屬於普通的迴轉式容積設備，能夠在保持寬幅運行壓力與流量的高效狀態下進行高速運轉，其轉子型線(齒形)的優劣是影響壓縮機工作性能的關鍵因素。最佳轉子型線應具有大的流動橫截面積、短的密封線及小的洩漏三角形面積，對於相同尺寸與轉速的轉子，流動橫截面積越大流量越高；密封線越短且洩漏三角形面積越小洩漏量越少；提高流量的同時減少洩漏量，就可以提高壓縮機的容積效率。傳統的螺杆壓縮機轉子型線生成方法是首先創建一個轉子的型面曲線，然後運用適當的邊界限制條件和數學方法生成另外一個轉子的型面曲線，任何曲線都可以用於最初的轉子型線上，使用最多的是圓弧線。目前，世界上應用較廣、由SRM公司(瑞典壓縮機公司)註冊登記的1946年的對稱型線、1970年的非對稱型線及1982年的「D」型線，均是按此傳統型線生成方法而設計的。儘管近些年，由線性公差小於10微米的高精度磨削和洗削型線加工設備可以加工出嚙合間隙為30～50微米的轉子，使得雙螺杆壓縮機內部洩漏值相對減少，與其它壓縮機相比，具有尺寸小、比功率小、效率高等優點。但是按照傳統轉子型線生成方法所得到的轉子齒形並不能保證相同尺寸與轉速的轉子具有相對最大的流動橫截面積、相對最短的密封線及相對最小的洩漏三角形面積，不能得到最大容積效率的壓縮機。
發明內容
本發明是為了解決現有技術所存在的容積效率低的技術問題，提供一種用齒條生成方法所設計具有較高容積效率的雙螺杆壓縮機螺杆轉子齒形。
本發明的技術解決方案是一種雙螺杆壓縮機螺杆轉子齒形，包括陽轉子齒形1和陰轉子齒形2，陽轉子和陰轉子的齒形是以圓弧和圓弧、直線和拋物線的共軛包絡曲線為基本組成單元的雙邊不對稱齒形，陽轉子由A1B1、B1C1、C1D1、D1E1、E1F1、F1G1、G1H1、H1I1、I1J1九個基本組成單元構成，陰轉子由A2B2、B2C2、C2D2、D2E2、E2F2、F2G2、G2H2、H2I2、I2J2九個基本組成單元構成，具體定義如下A1B1圓弧的共軛包絡線，由定義在齒條上半徑為R3的圓弧AB形成；B1C1擺線，由定義在齒條上的直線段BC生成，該直線與拋物線DC相切於C，與圓弧BA相切於B；C1D1拋物線的共軛包絡線，由定義在齒條上的拋物線CD生成，C、D兩點均位於半徑為R1、圓心在O1O2軸上的圓上，D點位於拋物線的頂點，且位於O1O2軸上；D1E1圓弧的共軛包絡線，由定義在齒條上圓心位於O1O2軸上、半徑為R的圓弧共軛生成；E1F1圓弧，半徑為R1；F1G1圓弧的共軛包絡線，由定義在陰轉子上的圓弧段G2F2生成，圓弧半徑為R2；G1H1擺線，由定義在齒條上的直線段GH生成，該直線與圓弧的共軛包絡線FG相切於G，與圓弧IH相切於H；H1I1圓弧的共軛包絡線，由定義在齒條上半徑為R4的圓弧IH形成，圓弧IH分別與兩直線JI和HG相切；I1J1齒根圓；A2B2圓弧的共軛包絡線，由定義在齒條上半徑為R3的圓弧AB形成；B2C2擺線，由定義在齒條上的直線段BC生成，該直線與拋物線DC相切於C，與圓弧BA相切於B；C2D2拋物線的共軛包絡線，由定義在齒條上的拋物線DC生成，C、D兩點均位於半徑為R1，圓心在O1O2軸上的圓上，D點位於拋物線的頂點，且位於O1O2軸上；D2E2圓弧的共軛包絡線，由定義在齒條上圓心位於O1O2軸上，半徑為R的圓弧共軛生成；E2F2圓弧的共軛包絡線，由定義在陽轉子上的圓弧段E1F1生成，該圓弧半徑為R1；F2G2圓弧，半徑為R2；G2H2擺線，由定義在齒條上的直線段GH生成，該直線與圓弧包絡線FG相切於G，與圓弧IH相切於H；
H2I2圓弧的共軛包絡線，由定義在齒條上半徑為R4的圓弧形成，圓弧IH分別與兩直線JI和HG相切；I2J2齒頂圓。
本發明是以齒條生成方法而設計的螺杆轉子新齒形，是一種以圓弧和圓弧、直線和拋物線的共軛包絡曲線為基本組成單元的雙邊不對稱齒形。陽轉子和陰轉子的端面齒形均由九段這樣的基本單元曲線光滑連接而成，主動側齒形採用圓弧、直線和拋物線的共軛齒形，這樣可以減少接觸線長度，同時有利於齒面的漸進嚙合；被動側齒形採用圓弧、圓弧共軛包絡曲線、擺線作齒形，既可以減小高壓側的漏氣三角形面積，又可以徹底消除尖角，使氣流擾動損失小，傳動平穩、降低噪聲和振動，同時還具有工具耐用度高的優點。尤其是靠近節圓面的兩個接觸帶曲線，是由齒條上的直線段生成的，為擺線包絡曲線，因此，使轉子相對運動更接近純滾動，即使轉子中心距在實際運轉中出現微小變化對於轉子之間的相對運動也是沒有影響的。本發明與現有技術相比還具有以下優點1.較大的面積利用係數和較小的洩漏三角形面積；2.具有較高的密封性能和較高的齒形效率；3.陰轉子的齒剛性較強，可減少加工和運轉時的變形；4.獨特的轉子扭矩分布形成較低的轉子間接觸力，在負力距的情況下也不存在轉子振動的危險。
圖1為本發明實施例的形狀示意圖。
具體實施例方式下面將結合
本發明的具體實施方式
。如圖1所示本發明是採用齒條生成方法而設計的，是雙螺杆壓縮機螺杆轉子新齒形，是以圓弧和圓弧、直線和拋物線的共軛包絡曲線為基本組成單元的雙邊不對稱齒形，陽轉子和陰轉子的端面齒形1、2均是由九段這樣的基本組成單元光滑連接而成。通常，由陽轉子驅動陰轉子，轉向如附圖1中箭頭所示，因而對於圖示互相嚙合的一對齒，以中心線O1O2為分界線，下半部為主動側，上半部為被動側。陰、陽轉子的主動側齒形均由定義在齒條上的圓弧、直線和拋物線根據嚙合原理和邊界條件生成的圓弧包絡線A1B1、A2B2、擺線B1C1、B2C2和拋物線包絡線C1D1、C2D2組成，陽轉子的被動側齒形大部分為圓弧包絡線F1G1，小部分為圓弧E1F1和圓弧包絡線G1H1，H1I1，主動側齒形和被動側齒形之間以及它們與齒頂圓、齒根圓之間均以圓弧連接，其被動側齒形參數以漏氣三角形面積最小為主要目標進行優選。陽轉子由A1B1、B1C1、C1D1、D1E1、E1F1、F1G1、G1H1、H1I1、I1J1九個基本組成單元構成，陰轉子由A2B2、B2C2、C2D2、D2E2、E2F2、F2G2、G2H2、H2I2、I2J2九個基本組成單元構成，具體定義如下A1B1圓弧的共軛包絡線，由定義在齒條上半徑為R3的圓弧AB形成；B1C1擺線，由定義在齒條上的直線段BC生成，該直線與拋物線DC相切於C，與圓弧BA相切於B；C1D1拋物線的共軛包絡線，由定義在齒條上的拋物線CD生成，C、D兩點均位於半徑為R1、圓心在O1O2軸上的圓上，D點位於拋物線的頂點，且位於O1O2軸上；D1E1圓弧的共軛包絡線，由定義在齒條上圓心位於O1O2軸上、半徑為R的圓弧共軛生成；E1F1圓弧，半徑為R1；F1G1圓弧的共軛包絡線，由定義在陰轉子上的圓弧段G2F2生成，圓弧半徑為R2；G1H1擺線，由定義在齒條上的直線段GH生成，該直線與圓弧的共軛包絡線FG相切於G，與圓弧IH相切於H；H1I1圓弧的共軛包絡線，由定義在齒條上半徑為R4的圓弧形成，圓弧IH分別與兩直線JI和HG相切；I1J1齒根圓；A2B2圓弧的共軛包絡線，由定義在齒條上半徑為R3的圓弧AB形成；B2C2擺線，由定義在齒條上的直線段BC生成，該直線與拋物線DC相切於C，與圓弧BA相切於B；C2D2拋物線的共軛包絡線，由定義在齒條上的拋物線DC生成，C、D兩點均位於半徑為R1，圓心在O1O2軸上的圓上，D點位於拋物線的頂點，且位於O1O2軸上；D2E2圓弧的共軛包絡線，由定義在齒條上圓心位於O1O2軸上，半徑為R的圓弧共軛生成；E2F2圓弧的共軛包絡線，由定義在陽轉子上的圓弧段E1F1生成，該圓弧半徑為R1；F2G2圓弧，半徑為R2；
G2H2擺線，由定義在齒條上的直線段GH生成，該直線與圓弧包絡線FG相切於G，與圓弧IH相切於H；H2I2圓弧的共軛包絡線，由定義在齒條上半徑為R4的圓弧形成，圓弧IH分別與兩直線JI和HG相切；I2J2齒頂圓。
本技術發明所提出的新齒形，應用於公稱直徑為234mm，長徑比為1.65的螺杆製冷壓縮機上，在標準工況(-15℃/30℃)下測試，製冷量達到880.11Kw，單位軸功率製冷量達到3.704kW/kW。
權利要求
1.一種雙螺杆壓縮機螺杆轉子齒形，包括陽轉子齒形(1)和陰轉子齒形(2)，其特徵在於陽轉子和陰轉子的齒形是以圓弧和圓弧、直線和拋物線的共軛包絡曲線為基本組成單元的雙邊不對稱齒形，陽轉子由A1B1、B1C1、C1D1、D1E1、E1F1、F1G1、G1H1、H1I1、I1J1九個基本組成單元構成，陰轉子由A2B2、B2C2、C2D2、D2E2、E2F2、F2G2、G2H2、H2I2、I2J2九個基本組成單元構成，具體定義如下A1B1圓弧的共軛包絡線，由定義在齒條上半徑為R3的圓弧AB形成；B1C1擺線，由定義在齒條上的直線段BC生成，該直線與拋物線DC相切於C，與圓弧BA相切於B；C1D1拋物線的共軛包絡線，由定義在齒條上的拋物線CD生成，C、D兩點均位於半徑為R1、圓心在O1O2軸上的圓上，D點位於拋物線的頂點，且位於O1O2軸上；D1E1圓弧的共軛包絡線，由定義在齒條上圓心位於O1O2軸上、半徑為R的圓弧共軛生成；E1F1圓弧，半徑為R1；F1G1圓弧的共軛包絡線，由定義在陰轉子上的圓弧段G2F2生成，圓弧半徑為R2；G1H1擺線，由定義在齒條上的直線段GH生成，該直線與圓弧的共軛包絡線FG相切於G，與圓弧IH相切於H；H1I1圓弧的共軛包絡線，由定義在齒條上半徑為R4的圓弧IH形成，圓弧IH分別與兩直線JI和HG相切；I1J1齒根圓；A2B2圓弧的共軛包絡線，由定義在齒條上為R3的圓弧AB形成；B2C2擺線，由定義在齒條上的直線段BC生成，該直線與拋物線DC相切於C，與圓弧BA相切於B；C2D2拋物線的共軛包絡線，由定義在齒條上的拋物線DC生成，C、D兩點均位於半徑為R1，圓心在O1O2軸上的圓上，D點位於拋物線的頂點，且位於O1O2軸上；D2E2圓弧的共軛包絡線，由定義在齒條上圓心位於O1O2軸上，半徑為R的圓弧共軛生成；E2F2圓弧的共軛包絡線，由定義在陽轉子上的圓弧段E1F1生成，該圓弧半徑為R1；F2G2圓弧，半徑為R2；G2H2擺線，由定義在齒條上的直線段GH生成，該直線與圓弧包絡線FG相切於G，與圓弧IH相切於H；H2I2圓弧的共軛包絡線，由定義在齒條上半徑為R4的圓弧IH形成，圓弧IH分別與兩直線JI和HG相切；I2J2齒頂圓。
全文摘要
本發明公開一種雙螺杆壓縮機螺杆轉子齒形，包括陽轉子齒形(1)和陰轉子齒形(2)，陽轉子和陰轉子的齒形是由齒條生成方法而設計的，是以圓弧和圓弧、直線和拋物線的共軛包絡曲線為基本組成單元的雙邊不對稱齒形，陽轉子由A1B1、B1C1、C1D1、D1E1、E1F1、F1G1、G1H1、H1I1、I1J1九個基本組成單元構成，陰轉子由A2B2、B2C2、C2D2、D2E2、E2F2、F2G2、G2H2、H2I2、I2J2九個基本組成單元構成，這樣可以減少接觸線長度，同時有利於齒面的漸進嚙合；可以減小高壓側的漏氣三角形面積，又可以徹底消除尖角，使氣流擾動損失小，傳動平穩、降低噪聲和振動，同時還具有工具耐用度高的優點；轉子相對運動更接近純滾動，即使轉子中心距在實際運轉中出現微小變化對於轉子之間的相對運動也是沒有影響的。
文檔編號F04C18/16GK1811185SQ200610045910
公開日2006年8月2日 申請日期2006年2月21日 優先權日2006年2月21日
發明者劉傑, 孫建民, 張為民, 王志強 申請人:大連冷凍機股份有限公司