專利名稱：一種螺桿壓縮機轉子新齒型的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及在壓縮機腔體內共軛嚙合運轉的轉子端面齒型，特別涉及一對螺桿壓縮機的轉子端面齒型。
二.技術背景現有的螺桿壓縮機，一般由一對螺旋形轉子在包容它們的壓縮機腔體內相互嚙合，一個為陽轉子，另一個為陰轉子，形成吸氣、壓縮和排氣的循環(huán)工作過程。螺桿轉子端面齒型一般由多段組成齒曲線首尾連接而成，常用的組成曲線主要有點、直線、擺線、圓弧、橢圓、漸開線及拋物線等。
三.
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是在吸取國內外現有螺桿壓縮機齒型優(yōu)點的基礎上，研制出一種新型螺桿壓縮機轉子齒型，使轉子接觸線短，泄漏三角形小，過流面積大。同時，這種新型螺桿壓縮機轉子齒型的各段組成齒曲線之間光滑連接，轉子型線呈流線型，不僅可以減小氣體動力損失，降低噪音，效率高，功耗低，具有優(yōu)良的壓縮機熱力學性能；而且便于采用成型銑刀和滾刀加工，延長刀具的壽命，也便于采用磨削加工，具有良好的機加工性能。
本發(fā)明的組成齒曲線有下面幾種方案(一)螺桿端面齒型只由三段圓弧性質、一段橢圓性質的齒曲線組成；(二)除包含三段圓弧性質、一段橢圓性質的四段齒曲線外，又可以在陽轉子齒頂加上齒頂圓弧，在陰轉子齒根加上齒根圓弧；(三)除包含三段圓弧性質、一段橢圓性質的四段齒曲線外，又可以在陰轉子齒頂加上齒頂圓弧，在陽轉子齒根加上齒根圓?。?四)除包含三段圓弧性質、一段橢圓性質的四段齒曲線外，又可以在陽轉子、陽轉子的齒頂和齒根同時加上齒頂圓弧和齒根圓弧。以陽轉子半徑R1的不同尺寸構成螺桿壓縮機的陽轉子和陰轉子的齒型系列，相鄰的兩段組成齒曲線在連接點處具有公切線。
本發(fā)明包含的四段組成齒曲線在陰轉子(F)和陽轉子(M)上的組成如下陰轉子(F)端面的四段齒曲線組成a2b2段橢圓弧，為傳力面齒型，由在陰轉子(F)上，中心在節(jié)圓Fj內的O5點上，長半軸為O5a2，短半軸為O5b2的四分之一橢圓形成。
b2c2段圓弧，由在陰轉子(F)上，中心在兩節(jié)圓Fj、Mj的交點p上，半徑為(R1-R1j)的圓弧形成。
c2d2段圓弧包絡線，為密封面齒型，是當陽轉子(M)節(jié)圓Mj沿陰轉子(F)節(jié)圓Fj作純滾動時，由陽轉子(M)上的圓心在O1O2連線上O4點、半徑為R4的圓弧運動所形成軌跡的包絡線。
d2a2段圓弧，為密封面齒型，由在陰轉子(F)上，圓心為O3點，半徑為R3的圓弧形成。
陽轉子(M)端面的四段齒曲線組成a1b1段橢圓包絡線，為傳力面齒型，當陰轉子(F)節(jié)圓Fj沿陽轉子(M)節(jié)圓Mj作純滾動時，由陰轉子(F)上的四分之一橢圓a2b2運動所形成軌跡的包絡線。
b1c1段圓弧，由陽轉子(M)上，圓心在p點，半徑為(R1-R1j)的圓弧形成。
c1d1段圓弧，為密封面齒型，由陽轉子(M)上，圓心在O4點，半徑為R4的圓弧形成。
d1a1段圓弧包絡線，為密封面齒型，陰轉子(F)節(jié)圓Fj沿陽轉子(M)節(jié)圓Mj作純滾動時，由在陰轉子(F)上，圓心在O3點，半徑為R3的圓弧運動所形成軌跡的包絡線。
陰轉子(F)的c2d2段與d2a2段的連接點d2點處，兩曲線有公切線。d2點在陰轉子節(jié)圓(Fj)內，距節(jié)圓(Fj)的距離為0～0.15R1，在0～0.06R1之間為最優(yōu)。
陽轉子(M)的c1d1段與d1a1段的連接點d1點上，兩曲線有公切線。c1d1段的半徑R4為0～0.2R1，在0～0.08R1之間為最優(yōu)。
陰轉子(F)與陽轉子(M)上的圓弧b2c2段與b1c1段的半徑(R1-R1j)滿足如下條件(R1-R1j)/R2＝0.25～0.60，在0.35～0.55之間為最優(yōu)。
兩轉子的a2、b2、c2、a1、b1、c1點處，相鄰兩曲線光滑過渡，具有公切線。
陽轉子(M)的外徑為R1。
陽、陰轉子的齒數和(i1+i2)大于7，齒數差不大于2，這里i1、i2為陽、陰轉子的齒數。
齒型可為單邊不對稱和雙邊不對稱型。當齒型是單邊不對稱時，陰轉子(F)的半徑R2等于陰轉子節(jié)圓(Fj)的半徑R2j。當齒型是雙邊不對稱時，陰轉子(F)的半徑R2滿足R2-R2j＝0～0.15R1，在R2-R2j＝0～0.08R1時最優(yōu)。
在陽轉子(M)的半徑R1及陽、陰轉子的齒數i1、i2確定后，根據條件A＝R1j+R2j，R2-R2j＝0～0.15R1，(R1-R1j)/R2＝0.25～0.60，R1j/R2j＝陽陰轉子齒數比，可以確定陰陽轉子的中心距A。
四.
下面附圖對方案(一)的齒型創(chuàng)生過程作詳細的說明圖1是螺桿壓縮機轉子單邊不對稱齒型示例，陽、陰轉子的齒數比為5∶6。
圖2是螺桿壓縮機轉子雙邊不對稱齒型示例，陽、陰轉子的齒數比為5∶6。
五.
具體實施例方式
根據圖1、圖2所示的螺桿壓縮機轉子齒型，陰轉子(F)的型線由a2b2、b2c2、c2d2、d2a2四段組成，陽轉子(M)的型線由a1b1、b1c1、c1d1、d1a1四段組成。
首先確定壓縮機系列尺寸R1。然后確定陰陽轉子的齒數。然后根據條件A＝R1j+R2j，R2-R2j＝0～0.15R1，(R1-R1j)/R2＝0.25～0.60，R1j/R2j＝陽陰轉子齒數比，可以確定陰陽轉子節(jié)圓(Fj)、(Mj)的半徑R2j、R1j，兩轉子的中心距A，陰轉子(F)的半徑R2。
以節(jié)圓交點P為圓心，以(R1-R1j)為半徑作出陰陽轉子型線段b2c2、b1c1。
若給出陽轉子(M)上c1d1段的半徑R4為0～0.2R1中的一個數值，圓心O4在O1O2連線上，以R4為半徑，可作出與b1c1段相切的圓弧c1d1，由c1d1可作出陰轉子上的圓弧包絡線c2d2，因d2點距離節(jié)圓(Fj)為0～0.15R1中的一個數，所以d2點的位置可被確定。
由陰轉子上d2a2段與c2d2段在d2點相切，及d2a2段與陰轉子齒頂圓在a2點相切的條件，可以確定d2a2的圓心的位置O3點，半徑R3，位置角φO3，則可作出d2a2段。
根據陰轉子的d2a2段，在陽轉子(M)上可以作出圓弧包絡線d1a1段。
根據陰轉子(F)的齒數，可以確定陰轉子的一個齒槽單元的圓心角(φO3+φO5)，從而在陰轉子(F)上確定直線O2O5a2的位置，從P點作直線O2O5a2的垂直線Pb2O5，與b2c2交于b2點，與直線O2O5a2交于O5點，這樣以O5點為中心，以O5a2、O5b2為半軸，可作出四分之一橢圓段a2b2。
根據陰轉子(F)上a2b2段，可在陽轉子(M)上作出橢圓包絡線a1b1段。
這樣，螺桿壓縮機陰陽轉子的端面齒型就完全作出了。
當按照方案(二)實施時，可以在陽轉子齒頂加上半徑為R1、圓心角為α1的齒頂圓弧，在陰轉子齒根加上半徑為(A-R1)、圓心角為α2的齒根圓弧，其中，α1α2=i2i1,]]>i1、i2為陽、陰轉子的齒數。此時螺桿端面齒型由五段齒曲線組成。
當按照方案(三)實施時，可以在陰轉子齒頂加上半徑為R2、圓心角為β2的齒頂圓弧，在陽轉子齒根加上半徑為(A-R2)、圓心角為β1的齒根圓弧，其中，β1β2=i2i1,]]>i1、i2為陽、陰轉子的齒數。此時螺桿端面齒型由五段齒曲線組成。
當按照方案(四)實施時，可以在陽轉子齒頂加上半徑為R1、圓心角為α1的齒頂端面圓弧，在陰轉子齒根加上半徑為(A-R1)、圓心角為α2的齒根圓弧，其中，α1α2=i2i1,]]>i1、i2為陽、陰轉子的齒數；在陰轉子齒頂加上半徑為R2、圓心角為β2的齒頂圓弧，在陽轉子齒根加上半徑為(A-R2)、圓心角為β1的齒根圓弧，其中，β1β2=i2i1,]]>i1、i2為陽、陰轉子的齒數。此時螺桿端面齒型由六段齒曲線組成。
所要說明的是以上所述附圖和說明，僅為本發(fā)明常用的比較理想的實施示例，并非限制本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.一種螺桿壓縮機轉子端面齒型，其特征在于螺桿端面齒型包含三段圓弧性質、一段橢圓性質的齒曲線，相鄰的兩段齒曲線在連接點處具有公切線。當端面齒型只由三段圓弧性質、一段橢圓性質的齒曲線組成時，其組成如下(1)陰轉子(F)的型線組成a2b2段橢圓弧，由在陰轉子(F)上，中心在節(jié)圓Fj內的O5點上，長半軸為O5a2，短半軸為O5b2的四分之一橢圓形成。b2c2段圓弧，由在陰轉子(F)上，中心在兩節(jié)圓Fj、Mj的交點p上，半徑為(R1-R1j)的圓弧形成。c2d2段圓弧包絡線，是當陽轉子(M)節(jié)圓Mj沿陰轉子(F)節(jié)圓Fj作純滾動時，由陽轉子(M)上的圓心在O1O2連線上O4點、半徑為R4的圓弧運動所形成軌跡的包絡線。d2a2段圓弧，由在陰轉子(F)上，圓心為O3點，半徑為R3的圓弧形成。(2)陽轉子(M)的型線組成a1b1段橢圓包絡線，當陰轉子(F)節(jié)圓Fj沿陽轉子(M)節(jié)圓Mj作純滾動時，由陰轉子(F)上的四分之一橢圓a2b2運動所形成軌跡的包絡線。b1c1段圓弧，由陽轉子(M)上，圓心在p點，半徑為(R1-R1j)的圓弧形成。c1d1段圓弧，由陽轉子(M)上，圓心在O4點，半徑為R4的圓弧形成。d1a1段圓弧包絡線，陰轉子(F)節(jié)圓Fj沿陽轉子(M)節(jié)圓Mj作純滾動時，由在陰轉子(F)上，圓心在O3點，半徑為R3的圓弧運動所形成軌跡的包絡線。
2.根據權利要求1所述的螺桿壓縮機轉子端面齒型，其特征在于又可以在陽轉子齒頂加上半徑為R1、圓心角為α1的齒頂圓弧，在陰轉子齒根加上半徑為(A-R1)、圓心角為α2的齒根圓弧，其中，α1α2=i2i1,]]>i1、i2為陽、陰轉子的齒數。此時螺桿轉子的組成齒曲線為五段。
3.根據權利要求1所述的螺桿壓縮機轉子端面齒型，其特征在于又可以在陰轉子齒頂加上半徑為R2、圓心角為β2的齒頂圓弧，在陽轉子齒根加上半徑為(A-R2)、圓心角為β1的齒根圓弧，其中，β1β2=i2i1,]]>i1、i2為陽、陰轉子的齒數。此時螺桿轉子的組成齒曲線為五段。
4.根據權利要求1所述的螺桿壓縮機轉子端面齒型，其特征在于又可以在陽轉子齒頂加上半徑為R1、圓心角為α1的齒頂端面圓弧，在陰轉子齒根加上半徑為(A-R1)、圓心角為α2的齒根圓弧，其中，α1α2=i2i1;]]>在陰轉子齒頂加上半徑為R2、圓心角為β2的齒頂圓弧，在陽轉子齒根加上半徑為(A-R2)、圓心角為β1的齒根圓弧，其中，β1β2=i2i1.]]>i1、i2為陽、陰轉子的齒數。此時螺桿轉子的組成齒曲線為六段。
5.根據權利要求1至4之一所述的螺桿壓縮機轉子端面齒型，其特征在于在陰轉子(F)上的兩相鄰的組成齒曲線的連接點處，均光滑過渡，不存在尖點，即具有公切線。
6.根據權利要求1至4之一所述的螺桿壓縮機轉子齒型，其特征在于陰轉子(F)上b2c2段與陽轉子(M)上b1c1段的半徑(R1-R1j)滿足(R1-R1j)/R2＝0.25～0.60，特別是在(R1-R1j)/R2＝0.35～0.55時性能最好。
7.根據權利要求1至4之一所述的螺桿壓縮機轉子端面齒型，其特征在于陰轉子(F)節(jié)圓(Fj)內的d2點距離陰轉子節(jié)圓(Fj)的距離為0～0.15R1，在0～0.06R1時最好；陽轉子(M)上c1d1段的半徑R4＝0～0.2R1，特別是在R4＝0～0.08R1時性能最好。
8.根據權利要求1至4之一所述的螺桿壓縮機轉子端面齒型，其特征在于陰、陽轉子的齒數和(i1+i2)大于7，齒數差不大于2，i1、i2為陽、陰轉子的齒數。
9.根據權利要求1至4之一所述的螺桿壓縮機轉子端面齒型，其特征在于齒型可為單邊不對稱和雙邊不對稱型。當齒型是單邊不對稱時，陰轉子(F)的半徑R2等于陰轉子節(jié)圓(Fj)的半徑R2j。當齒型是雙邊不對稱時，陰轉子(F)的半徑R2滿足R2-R2j＝0～0.15R1，在R2-R2j＝0～0.08R1時最優(yōu)。
全文摘要
一種螺桿壓縮機轉子新齒型，涉及陽轉子和與其相嚙合的陰轉子，它們互相嚙合作回轉運動來壓縮輸送氣體，轉子端面齒型由各種性質的型線和參數構成。本發(fā)明的技術特征是螺桿壓縮機轉子端面齒型包含三段圓弧性質、一段橢圓性質的齒曲線，又可以在轉子的齒頂和齒根加上齒頂圓弧和齒根圓弧，形成四種不同的組合方案；相鄰兩段組成齒曲線在連接點處光滑過渡，轉子接觸線短，泄漏三角形小，過流面積大，呈流線型，氣動阻力小，具有優(yōu)良的壓縮機熱力學性能；便于采用成型銑刀和滾刀加工，延長刀具的壽命，也便于采用磨削加工，具有良好的機加工性能。
文檔編號F04C29/00GK1676935SQ200410071579
公開日2005年10月5日 申請日期2004年7月12日 優(yōu)先權日2004年3月30日
發(fā)明者李汗強, 肖文偉 申請人:李汗強, 肖文偉