專利名稱：具有變徑母面二次包絡單螺桿嚙合型線的單螺桿嚙合機構的制作方法
技術領域：
本發明涉及流體機械技術領域，具體的來說涉及單螺桿壓縮機或單螺桿 膨脹機上的單螺桿嚙合機構。
背景技術：
利用兩直線刀刃，沿螺桿中心按螺桿付所規定的相對運動，直接形成螺 桿槽兩側面，稱為直母線型面。這種型面加工過程簡單，刀具、工裝也簡單， 星輪是通過成形工藝加工出來的，星輪分度誤差影響了嚙合精度，嚙合線是 一條不變的直線，易磨損，嚙合間隙很快就變大，泄漏量大，嚙合齒面不能 形成動壓液膜，星輪使用壽命低，現有的單螺桿壓縮機大多數都采用這種齒 形。
直線二次包絡型線。這種型線螺桿槽的加工形成原理與直線母面型線原 理一樣，所不同的是，星輪是用已經加工出來的螺桿作為成形滾刀，滾削而 成。這種加工方法能使嚙合面形成液膜，克服加工螺桿時的分度誤差所引起 的嚙合精度低的缺點。直線母面、直線二次包絡型線都不可展開，加工時不 能用繞自身軸線轉動的刀具加工螺桿槽，因此不能銑削和磨削，很難進行批 量生產。且成形滾刀本身加工十分困難，需要設計生產專用的鏟磨機床。成 本很高。
以圓柱面為母面繞螺桿軸線作嚙合運動，而包絡形成的螺桿槽側面，稱 為圓柱母面一次包絡型線。以此方法加工的螺桿，作為成形滾刀，用它包絡 出星輪叫做圓柱母面二次包絡型線。星輪與螺桿嚙合時能形成液膜，能建立 動壓液膜，磨損小、密封效果好。但是，圓柱母面二次包絡型線的嚙合線有 近十度左右的傾角。極易造成泄漏。二次包絡的星輪與螺桿嚙合時，同時存 在兩條瞬時接觸線，提高了承載能力，還能建立動壓液膜，還能增加承載能 力，減小星輪的磨損，提高使用壽命。直線母面型線，直線二次包絡型線，圓柱母面一次包絡型線，圓柱母面 二次包絡型線螺桿與星輪的嚙合線都是一條線。作為壓縮機或者膨脹機它的
工作壓力都不可能超過4MPa。
發明內容
本發明所要解決的技術問題在于，提供一種具有變徑母面二次包絡單螺 桿嚙合型線的單螺桿嚙合機構。其中變徑母面二次包絡單螺桿嚙合型線，螺 桿與星輪的嚙合線，能形成一個寬為2毫米左右的嚙合面，同時還存在一條 和原嚙合線相垂直的瞬間接觸線，并且在這二處地方都能形成動壓液膜，提 高了嚙合齒面的接觸強度，延長了星輪的使用壽命。
為了解決上述問題本發明的技術方案是這樣的
具有變徑母面二次包絡單螺桿嚙合型線的單螺桿嚙合機構，包括一個單
螺桿1和與單螺桿1嚙合的星輪2,單螺桿1的頭數Z, = 6，星輪2的齒數Z2 =11，螺桿l直徑d,與星輪2直徑d2相同，螺桿l中心線與星輪2中心線距 A = 0.8山時，則e = 0.2山，齒頂的嚙合角Ct頂在28° 42°范圍內變動，齒 根的嚙合角Ct根=17 ° (參見圖2)。
變徑母面二次包絡嚙合型線必須滿足嚙合角的要求，螺桿1和星輪2嚙 合時才不會干涉。根據這個要求當星輪2中心線位置與螺桿1中心線位置高
為h時，變徑母面的小端直徑2r = ^ ，大端直徑"=;|^7 ，大小端的
sin 42° smi,
距離為e-0.2d,時，此時變徑母面的尺寸就確定了 (見圖3和圖3a,圖3b)。
以變徑母面做成銑刀或磨輪,通過螺桿1中心線0沿Oi _ 02移動并且沿螺 桿軸線作螺旋運動，當移至O,時，刀頭或砂輪同時也向逆時針轉動一個Y角， 當移至02時，刀頭或砂輪同時也向順時針轉動一個Y角，而包絡形成螺旋槽
側面(見圖4和圖3b)。其中fgr-!二 (見圖3)。再用此種方法加工出的
螺桿作為特種刀具，加工出星輪，這就叫做"變徑母面二次包絡單螺桿嚙合 型線"。
有益效果，本發明所述的變徑母面二次包絡單螺桿嚙合型線，嚙合線的傾角可減小一半。使單螺桿壓縮機和膨脹機的工作壓力能夠超過4MPa，可以 達到4MPa 10MPa。拓寬了單螺桿壓縮機和膨脹機的應用領域。
下面結合附圖和具體實施方式
來詳細說明本發明；
圖1為本發明所述的螺桿與星輪嚙合狀態的結構示意圖la為本發明所述的螺桿與星輪嚙合狀態的立體結構示意其中，圖1和圖la中1、螺桿2、星輪；dl:螺桿外徑d2:星輪外
徑A:螺桿中心線與星輪中心線的距離B:螺桿槽寬度e:螺桿槽的最大
深度&:星輪轉角
圖2為本發明所述的齒根、齒頂嚙合角曲線圖3為本發明所述的變徑母面二次包絡得出的瞬時接觸線圖3a為本發明所述的變徑母面示意圖3b為本發明所述的變徑母面另一狀態結構示意其中圖3中，2r:為小端直徑；2R:為大端直徑；e:為大、小端直徑的 距離；Y:為變徑母面半錐角
圖4為本發明所述的變徑母面螺桿的加工示意其中圖4中，r:為刀具小端半徑； R:為刀具大端半徑；
h:為星輪中心比螺桿中心位置高出值；0:為螺桿中心位置； 01-02:刀具移動路線；B:螺桿槽寬度；J3刀具移動路線與螺桿中心線 的夾角
圖5為本發明所述的嚙合線和二次包絡型線的結構示意圖； 其中Q為星輪與螺桿嚙合時的二次包絡曲面。
具體實施例方式
為了使本發明實現的技術手段、創作特征、達成目的與功效易于明白了 解，下面結合具體圖示，進一步闡述本發明。 下面對本發明進行舉例說明
螺桿1外徑d產230mm，星輪2外徑dfd產230mm，螺桿1中心線與星輪2中心線的距離A=184 mm，星輪齒深或者螺桿槽深e = 0.2di =0.2X230 = 46mm，螺桿槽寬B-34.5mm (見圖l)。
當星輪中心位置比螺桿中心位置高出h = 3mm時，變徑母面二次包絡單 螺桿嚙合型線的設計與計算如下
1. 變徑母面參數r、 R、 Y的確定(見圖3)。
小端直掛===8'966齡- 9, sin420 sin420
大端直飾=-== 20.521鵬R:20mm
sinl70 sinl70
母面斜角or踏"^^= 6.818 g 46
以小端直徑為09，大端直徑為020，大小端之間的距離為46mm的圓錐體做 成銑刀或者磨輪，叫做圓錐體銑刀或者圓錐體磨頭，用它來加工單螺桿。
變徑母面單螺桿的加工(見圖2)
2. (參看圖3a、圖3b和圖4)。
1) 、調整圓錐體銑刀或圓錐體磨頭的中心與螺桿的中心(O) —致。
2) 、調整進刀路線0^2與螺桿槽中心線的夾角P
綺"=^~ =1J^~=22.4794。 、2乂 2
3) 、從O到Ch進刀切削過程圓錐體銑刀或圓錐體磨輪，通過螺桿中 心線(0)沿O — O,移動且沿螺桿軸線作旋轉運動，當移至Oi時，銑刀頭 或砂輪頭向逆時針轉一個Y角，就完成了螺槽左側的切削。
4) 、從0到02進刀切削過程圓錐體銑刀或圓錐體磨頭，通過螺桿中心
線(O)沿O — 02移動且沿螺桿軸線作螺旋運動，當移至02時，銑刀頭或 砂輪頭向順時針轉一個Y角，就完成了螺槽右側的切削。
3. 變徑母面二次包絡星輪的加工 用前面敘述的方法加工出的螺桿，按照逆向工程原理，可以十分準確地加工出星輪。稱為變徑母面二次包絡星輪。
4. 變徑母面二次包絡星輪與螺桿的嚙合(見圖5) 星輪和螺桿嚙合時，星輪的工作面在每一瞬時的共軛接觸線除了 星輪的一條母線q夕卜，還有因二次包絡而形成的另二條共軛接觸線。 一條在 母線q之上，另一條在母線q之下，形成一個連續的曲面Q。只有當星輪在 某一轉角4)時，才能實現螺桿和星輪的共軛接觸。在之前(或之后)，它都侵 入了螺桿實體而發生干涉，這一部份Q曲面是不可用的。根據共軛原理建立 數學模型，調整嚙合副參數使其在有效的轉角d 范圍內，最大限度地實現Q 在有用的區域內，以增加星輪側面的嚙合面積。
按照共軛原理，可建立精確的數學模型，為求解多個超越方程，進行了大 量的數值運算，并將計算結果在UG環境下實現三維仿真，在屏幕的虛擬環境 中，將一個齒的全嚙合過程，分解為數十個場景，可以一目了然地觀察它們 的瞬時嚙合狀態。
以上顯示和描述了本發明的基本原理、主要特征和本發明的優點。本行 業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明 書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和范圍的前提下本 發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明范圍 內。本發明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等同物界定。
權利要求
1、具有變徑母面二次包絡單螺桿嚙合型線的單螺桿嚙合機構，包括一個單螺桿(1)和與單螺桿(1)嚙合的星輪(2)，其特征在于，單螺桿(1)的頭數Z1＝6，星輪(2)的齒數Z2＝11，螺桿(1)直徑d1與星輪(2)直徑d2相同，螺桿(1)中心線與星輪(2)中心線距A＝0.8d1時，則e＝0.2d1，齒頂的嚙合角α頂在28°～42°范圍內變動，齒根的嚙合角α根＝17°。
2、 根據權利要求1所述的具有變徑母面二次包絡單螺桿嚙合型線的單螺桿嚙合機構，其特征在于，當星輪(2)中心線位置與螺桿(1)中心線位置高為h時，變徑母面的小端直徑2^ = ^^ ，大端直徑2/ = ^，大小端sm42° sin 17的距離為e-0.2山。
3、 根據權利要求2所述的具有變徑母面二次包絡單螺桿嚙合型線的單螺桿嚙合機構，其特征在于，螺桿(1)和星輪(2)由以下方法加工而成，以變徑母面做成銑刀或磨輪，通過螺桿(1)中心線0沿0「02移動并且沿螺桿軸線作螺旋運動，當移至Oi時，刀頭或砂輪同時也向逆時針轉動一個Y角，當移至02時，刀頭或砂輪同時也向順時針轉動一個Y角，而包絡形成螺旋槽側面；其中；再用此種方法加工出的螺桿作為特種刀具，加工出星輪。
全文摘要
一種具有變徑母面二次包絡單螺桿嚙合型線的單螺桿嚙合機構，其中變徑母面二次包絡單螺桿嚙合型線，螺桿與星輪的嚙合線，能形成一個寬為2毫米左右的嚙合面，同時還存在一條和原嚙合線相垂直的瞬間接觸線，并且在這二處地方都能形成動壓液膜，提高了嚙合齒面的接觸強度，延長了星輪的使用壽命。嚙合線的傾角可減小一半。使單螺桿壓縮機和膨脹機的工作壓力能夠超過4MPa，可以達到4MPa～10MPa。拓寬了單螺桿壓縮機和膨脹機的應用領域。
文檔編號F04C29/00GK101649837SQ20091005376
公開日2010年2月17日 申請日期2009年6月25日 優先權日2009年6月25日
發明者威 奚, 曾躍波, 賈安全 申請人:上海孚創螺桿技術有限公司