CN100460681C - 一种大流量双螺杆泵的渐开线螺杆齿形 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大流量双螺杆泵的渐开线螺杆齿形。该螺杆的齿顶圆与齿根圆一端由延长摆线连接，节圆一端与齿根圆另一端由延长摆线和渐开线连接，节圆另一端与齿顶圆另一端由渐开线连接组成。用在螺杆泵中泄漏小，输出压力高，运行平稳，比流量大，加工较易。

Description

一种大流量双螺杆泵的渐开线螺杆齿形

技术领域

本发明涉及机械零件设计加工技术领域，特别地，涉及一种大流量双螺杆泵的螺杆齿形。

背景技术

双螺杆泵螺杆的齿形有摆线齿形(专利号：99201251.1)，阿基米德螺旋线螺杆齿形(专利号：96236524.6)及渐开线齿形等。这些齿形虽能保持全密封，因而压力较大，但主要的缺点是比流量偏小，在大流量的应用场合体积过于庞大。本发明的齿形与上述各种齿形相比，在维持原压力基础上，比流量明显增大，体积减小，而加工仍较方便。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种大流量双螺杆泵的渐开线螺杆齿形。该螺杆的齿顶圆与齿根圆一端由延长摆线连接，节圆圆弧一端与齿根圆另一端由延长摆线和渐开线连接，节圆圆弧另一端与齿顶圆另一端由渐开线连接组成。用在螺杆泵中泄漏小，输出压力高，运行平稳，比流量大，加工较易。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种大流量双螺杆泵的渐开线螺杆齿形，螺杆径向截面由齿顶圆弧线ef、延长摆线ed、齿根圆弧线cd、延长摆线bc、渐开线ab、节圆圆弧线ag、渐开线fg组成；其中，齿顶圆弧线cf、齿根圆弧线cd和节圆圆弧线ag是具有同一圆心且半径分别为R、r、R0的圆弧；渐开线ab和fg分别为以齿根圆为基圆时所形成的渐开线的齿根部分和齿顶部分，整个螺杆的长度大于两个螺距。

本发明相对于现有技术的有益效果是：

1.仅需一个螺距便可形成密封腔，结构紧凑，刚度高。

2.贮油空间大，密封性能好，故比流量大，压力高。

3.工艺相对简单。

4.大幅增大螺旋角，因此，可大幅缩短螺杆长度。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的径向截面图；

图3是两个螺杆作纯滚动时啮合状态图；

图4是两个螺杆作纯滚动时啮合曲线图；

图5是两个螺杆作纯滚动时啮合曲线的侧视图。

具体实施方式

螺杆径向截面的形状，齿顶圆曲线为圆孤线，齿顶圆相反一侧的齿根圆曲线为圆孤线，齿顶圆和齿根圆中间一侧的节圆曲线为圆孤线，齿顶圆孤线一端点和齿根圆孤线一端点间由延长摆线组成，齿根圆孤线另一端点和节圆圆孤线一端点间由延长摆线组成，齿顶圆孤线另一端点和节圆圆孤线另一端点间由外摆线组成；螺杆的头数n≥1，螺杆的长度大于两个螺距的长度。

下面结合附图详细说明本发明。

图1、图2示出了螺杆径向截面的形状，齿顶圆曲线为齿顶圆弧线ef，齿顶圆相反一侧的齿根圆曲线为齿根圆弧线cd，齿顶圆与齿根圆中间一侧的节圆曲线为节圆圆弧线ag，齿顶圆弧线ef一端点e点和齿根圆弧线cd一端d点间由延长摆线ed组成，齿根圆弧线cd另一端c点和节圆圆弧线ag一端点a点间由渐开线ab和延长摆线bc组成，齿顶圆弧线ef另一端f点和节圆圆弧线ag另一端g点问由渐开线fg组成；螺杆的头数n≥1，螺杆的长度大于两个螺距的长度。

如图3所示，当螺杆2的节圆II沿螺杆1的节圆I作纯滚动时，螺杆2上与螺杆1上e点对应的点e’的轨迹即为延长摆线ed，同样，螺杆2上点f’的轨迹即为延长摆线bc，各段齿形曲线形成的方程如下：

1.延长摆线ed的形成：

χ＝Rsin2ψ-2R₀sinψ，

y＝2R₀cosψ-Rcos2ψ，

$\mathrm{\ρ}=\sqrt{x^2+y^2},$

$\mathrm{\β}={\cos }^{-1}\frac{{\mathrm{\ρ}}^2+{4R}_0^2-R^2}{{4R}_0\mathrm{\ρ}},$

$\mathrm{\ψ}={\cos }^{-1}\frac{{4R}_0^2+R^2-{\mathrm{\ρ}}^2}{{4R}_{0}R},$

式中：x、y——齿廓上任一点的直角坐标，

——齿廓上任一点的极坐标的矢径和转角，

R、r、R₀——齿顶圆、齿根圆和节圆半径，

ψ——节圆II相对于节圆I的转角，即为两螺杆的节圆间的转角，

β——极径与两螺杆中心连线的夹角。

2.齿顶圆弧线ef的形成：

ρ＝R；

3.齿根圆弧线cd的形成：

ρ＝r；

4.节圆圆弧线ag的形成：

ρ＝R₀；

5.延长摆线bc的形成：

ρ、β、ψ——同延长摆线ed，

——齿根圆弧线cd的弧度。

6.渐开线fg的形成：

$\mathrm{\ρ}=\frac{r}{\cos \mathrm{\α}},$

  式中：α——渐开线fg的压力角。

7.渐开线ab的形成：

$\mathrm{\ρ}=\frac{r}{\cos \mathrm{\α}},$

$\mathrm{ob}=\sqrt{r^2+{(2\sqrt{R_0^2-r^2}-\sqrt{R^2-r^2})}^2}.$

如图1可知，如给定顶圆半径R和根圆半径r，便可确定延长摆线ed，如再给定齿顶圆弧线ef和齿根圆弧线cd的弧度

(

任意选定，在极限状态时可为0)，则c点和f点也随即给出。由于极径oa和of确定，又ob也可求出，根据延长摆线和渐开线的性质，延长摆线bc所含的角度∠boc，渐开线ab和fg所含的角度∠aob和∠fog均可分别求得，即延长摆线bc，渐开线ab和fg都可确定。换言之，一旦齿顶圆半径R，齿根圆半径r和齿顶圆圆弧及齿根圆圆弧

给定，则图1给出的齿形曲线abcdefg是唯一的。

图3示出了两螺杆对应的啮合关系：螺杆2齿顶圆e’f’对应的啮合曲线是螺杆1的齿根圆弧线cd，点e′对应于延长摆线ed，齿根圆弧c’d’对应于齿顶圆弧线ef，点f’对应于延长摆线bc，节圆圆弧a′g’对应于节圆圆弧线ag。

如图4，图5所示，当两螺杆相对滚动时，杆2就会在杆1上形成空间啮合曲线1-2-3-4-5-6-7-8-9。

反过来也一样，螺杆1也会在螺杆2上形成相应的啮合曲线。由于滚动是连续的，这两条啮合曲线阻断了泵的输入腔和输出腔，且不断地向前推进，从而产生了压力流体。

上述一对啮合曲线的形成需要一个螺距长度，为了使输入腔和输出腔在整个运行过程中始终隔离，在一对啮合曲线中断前，必须形成另一对啮合曲线，因此，整个螺杆的长度应大于两个螺距。

上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种大流量双螺杆泵的渐开线螺杆齿形，其特征在于，螺杆径向截面由齿顶圆弧线ef、延长摆线ed、齿根圆弧线cd、延长摆线bc、渐开线ab、节圆圆弧线ag和渐开线fg依次连接而成，其中，齿顶圆弧线ef、齿根圆弧线cd和节圆圆弧线ag是具有同一圆心且半径分别为R、r、R₀的圆弧，渐开线ab和渐开线fg分别为以齿根圆为基圆时所形成的渐开线的齿根部分和齿顶部分，整个螺杆的长度大于两个螺距。

2.根据权利要求1所述的大流量双螺杆泵的渐开线螺杆齿形，其特征在于，所述延长摆线ed的曲线方程为：

χ＝Rsin2ψ-2R₀sinψ，

y＝2R₀cosψ-Rcos2ψ，

$\mathrm{\ρ}=\sqrt{x^2+y^2},$

$\mathrm{\β}={\cos }^{-1}\frac{{\mathrm{\ρ}}^2+4R_0^2-R^2}{4R_0\mathrm{\ρ}},$

$\mathrm{\ψ}={\cos }^{-1}\frac{4R_0^2+R^2-{\mathrm{\ρ}}^2}{4R_{0}R},$

所述齿顶圆弧线ef的曲线方程为：

ρ＝R；

所述齿根圆弧线cd的曲线方程为：

ρ＝r；

所述节圆圆弧线ag的曲线方程为：

ρ＝R₀；

所述延长摆线bc的曲线方程为：

所述渐开线fg的曲线方程为：

$\mathrm{\ρ}=\frac{r}{\cos \mathrm{\α}},$

所述渐开线ab的曲线方程为：

$\mathrm{\ρ}=\frac{r}{\cos \mathrm{\α}},$

$\mathrm{ob}=\sqrt{r^2+{(2\sqrt{R_0^2-r^2}-\sqrt{R^2-r^2})}^2};$

其中，x、y为齿廓上任一点的直角坐标，ρ、为齿廓上任一点的极坐标的矢径和转角，R、r、R₀分别为齿顶圆、齿根圆和节圆半径，ψ为两螺杆的节圆间的转角，β为极径与两螺杆中心连线的夹角，

为齿根圆弧线cd的弧度，α为渐开线fg的压力角。

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