CN102287374B - 一种双螺杆压缩机转子的齿型 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种双螺杆压缩机转子的齿型，其特点是，所述阴转子和阳转子端面的各齿型均由五段二次曲线光滑连接而成，其中：阴转子端面的齿曲线包括圆弧线和外摆线；阳转子端面的齿曲线包括圆弧线、外摆线以及圆弧包络线。阴转子各齿的五段齿曲线包括顺序光滑连接的：圆弧A2B2、圆弧B2C2、销齿圆弧C2D2、外摆线D2E2以及圆弧E2F2；阳转子各齿的五段齿曲线包括顺序光滑连接的：圆弧A1B1、圆弧包络线B1C1、销齿圆弧C1D1、外摆线D1E1以及圆弧E1F1。能保证相同尺寸与转速的转子具有较大的流动齿间面积系数和相对较短的接触线，从而使制成的压缩机轴向密封性好，效率高。本发明适用于高压差的工艺螺杆压缩机和微小型的制冷压缩机等场合。

Description

一种双螺杆压缩机转子的齿型
技术领域
本发明涉及在螺杆压缩机腔体内共轭运转的转子端面齿型，尤其涉及一种双螺杆压缩机转子的齿型。
背景技术
螺杆压缩机属于普通的回转式容积设备，能够在比较大的压力与流量范围下，保持高效状态下进行高速运转，转子型线的好坏是影响压缩机工作性能的主要因素。比较好的转子型线应具有大的齿间面积利用系数，短的接触线及小的泄漏三角形面积。对于相同尺寸与转速的转子，齿间面积利用系数越大、接触线越短且泄漏三角形面积越小、则泄漏量越小，在提高流量的同时减少泄漏量，就可以提高压缩机的容积效率。目前，国内外在螺杆转子型线的设计方面包括SRM公司的非对称型线SRMA及SRMD的设计基本是采用按照传统的型线生成方法，即先创建一个转子型线，再用共轭的数学方法生成另一个转子的型面曲线。但传统的设计不能保证相同尺寸与转速的转子具有较大的流动齿间面积系数和相对较短的接触线。
发明内容
本发明的目的是研制出一种呈流线型的、气动阻力小、转子接触线短的新型的螺杆压缩机转子的齿型。具有本发明齿型的转子的压缩机，由于能使阳转子与阴转子在工作过程中实现最佳啮合，相邻两段组成的齿曲线在连接点光滑过渡，具有优良的压缩机热力学性能，从而提高压缩机的工作效率，减少机械磨损；并在加工过程中可以提高精度，延长加工过程中刀具的寿命。
本发明采取的技术方案是：一种双螺杆压缩机转子的齿型，所述的双螺杆压缩机包括阳转子和阴转子；其特点是，所述阴转子和阳转子端面的各齿型均由五段二次曲线光滑连接而成，其中：所述阴转子端面的齿曲线包括圆弧线和外摆线；所述阳转子端面的齿曲线包括圆弧线、外摆线以及圆弧包络线。
上述一种双螺杆压缩机转子的齿型，其中，所述的阴转子和阳转子各齿的齿曲线组成如下，其中：所述的阴转子各齿的五段齿曲线包括顺序光滑连接的：圆弧A2B2、圆弧B2C2、销齿圆弧C2 D2、外摆线D2E2以及圆弧E2F2；阳转子各齿的五段齿曲线包括顺序光滑连接的：圆弧A1B1、圆弧包络线B1C1、销齿圆弧C1D1、外摆线D1E1以及圆弧E1F1。
上述一种双螺杆压缩机转子的齿型，其中，所述的阴转子各齿的各齿曲线中：所述的圆弧A2B2是阴转子节圆上的一段圆弧；所述的圆弧B2C2是由圆心在阴转子节圆内部、由余弦定律求得的半径所作的一段圆弧，该圆弧的起点与圆弧C2D2光滑连接，终点与阴转子节圆相切连接；所述的销齿圆弧C2 D2 是以节点为圆心、以阳转子的全齿高为半径的销齿圆弧；所述的外摆线D2E2是由阳转子上的D1点在沿阳转子节圆上滚动所形成的正常外摆线；所述的圆弧E2F2是由圆心在阴转子节圆内部、半径为n倍阴转子节圆半径（n为大于0、小于等于0.01的正数）所作的一段圆弧；该圆弧的起点与外摆线D2E2光滑连接、终点与阴转子节圆相切连接的一段圆弧；
所述的阳转子各齿的各齿曲线中： 所述的圆弧A1B1是阳转子节圆上的一段圆弧；所述的圆弧包络线B1C1是当阳转子节圆沿阴转子节圆作纯滚动时，相对阴转子B2C2运动所形成的轨迹的一段圆弧包络线；所述的销齿圆弧C1D1是以节点为圆心、以阳转子的全齿高为半径的一段销齿圆弧；所述的外摆线D1E1 是由阴转子上的D2点在沿阴转子节圆上滚动所形成的一段正常外摆线；所述的圆弧包络线E1F1是当阳转子节圆沿阴转子齿顶圆作纯滚动时，相对阴转子E2F2圆弧运动所形成的轨迹的圆弧包络线。
上述一种双螺杆压缩机转子的齿型，其中，所述阴转子的节圆大于阳转子的节圆。
上述一种双螺杆压缩机转子的齿型，其中，所述的阴转子和阳转子的转子齿型呈不对称形，而且，所述的阴转子上的齿数多于阳转子上的齿数。
上述一种双螺杆压缩机转子的齿型，其中，所述阴转子的齿数为7个，所述阳转子的齿数为5个。
本发明由于采用了以上的技术方案，其产生的技术效果是明显的： 
1.由于本发明的阴转子的节圆半径很大，使阴转子的齿数增多，这样即使阴转子的齿厚比较薄，也能使阴转子具有比较大的刚度；
2.由于可尽可能缩短了以阴转子轴心为圆心的圆弧形线段A2B2的长度，使两转子在密封处的接触线具有适当的速度差，能够在较高的转速下运行，确保转子的变形量在较高的冷凝温度下仍在允许范围之内，因此适用于高压差的工艺螺杆压缩机和微小型的制冷压缩机等；
3.由于阴转子的型线设计成月牙形的流线型，降低了气流的扰动阻力，降低了损失；
4.由于本发明的各齿型中圆弧与圆弧包络线比较多，使的接触线相对比较短，从而使轴向密封性好，在排出侧上不存在大的封闭容积，因而使压缩机的效率比较高。
附图说明
图1是本发明阴转子和阳转子的一种实施例在相互啮合时的示意图。
图2是本发明阴转子和阳转子的齿型线示意图，其中：a为阴转子的齿型线示意图，b为阳转子的齿型线示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明螺杆压缩机转子的齿型线作详细的说明：
请参阅图1，图1是本发明阴转子和阳转子的一种实施例在相互啮合时的示意图。本实施例中所述的螺杆压缩机转子为双边不对称齿型的阳转子M和阴转子F,阳转子与阴转子的齿数比例如为5:7。所述阴转子和阳转子端面的各齿型均由五段二次曲线首尾光滑连接而成，其中：所述阴转子端面的齿曲线包括圆弧线和外摆线；所述阳转子端面的齿曲线包括圆弧线、外摆线以及圆弧包络线。本实施例中：所述的阴转子各齿的五段齿曲线包括顺序光滑连接的：圆弧A2B2、圆弧B2C2、销齿圆弧C2D2、外摆线D2E2以及圆弧E2F2；阳转子各齿的五段齿曲线包括顺序光滑连接的：圆弧A1B1、圆弧包络线B1C1、销齿圆弧C1D1、外摆线D1E1以及圆弧E1F1。
图中：O1是阳转子的轴心，O2是阴转子的轴心；R1是阳转子的齿顶圆的半径，R2是阴转子齿顶圆的半径；P是节点；Mj是阳转子的节圆R1j是阳转子的节圆半径；Fj是阴转子的节圆，R2j是阴转子的节圆半径，R2j= R2；A是两转子的中心距，A=R1j+R2j；O3是阴转子圆弧E2F2的圆心，R3是阴转子圆弧E2F2的半径；O5是阴转子圆弧B2C2的圆心，R5是阴转子圆弧B2C2的半径；R4是阴转子销齿圆弧C2 D2和阳转子销齿圆弧C1D1的半径，等于阳转子全齿高的高度。
请继续参阅图1，并配合参阅图2。图2是本发明阴转子和阳转子的齿型线示意图，其中：a为阴转子的齿型线示意图，b为阳转子的齿型线示意图。
所述的阴转子齿曲线A2B2圆弧是阴转子节圆Fj上的一段圆弧；所述的阳转子齿曲线A1B1圆弧就是与阴转子齿曲线A2B2圆弧共轭的、在阳转子节圆Mj上的一段圆弧。
所述的阴转子齿曲线B2C2是由在阴转子节圆Fj内部的圆心O5、半径为R5形成的一段圆弧，该圆弧的半径R5可通过余弦定律求得，公式为：(R4+R5)2=R2 2+(R2-R5)2-2×R2×(R2-R5) ×cos(α)，其中：α为O2O5与O2P之间的夹角。该圆弧起点与圆弧C2D2光滑连接、终点与阴转子节圆相切连接；所述的阳转子齿曲线B1C1圆弧包络线是当阳转子节圆Mj沿阴转子节圆Fj作纯滚动时，由阴转子B2C2运动所形成轨迹的包络线，与C1D1圆弧相连。
所述的阴转子和阳转子的齿曲线C2D2、C1D1是分别以节点P为圆心、阳转子全齿高为半径R4形成的一段圆弧。
所述的阴转子齿曲线D2E2是由阳转子上的D1点在滚圆上滚动所形成的正常外摆线，该外摆线D2E2首尾分别与E2F2、C2D2光滑连接；所述的阳转子齿曲线D1E1由阳转子上的D2点在滚圆上滚动所形成的正常外摆线，并且D1E1与E1F1, C1D1分别光滑连接。 
所述的阴转子齿曲线E2F2是由在阴转子节圆Fj内部的圆心O3、半径为R3形成的一段圆弧，其起点与摆线D2E2光滑连接，终点与阴转子节圆Fj相切连接。本实施例中，所述半径R3的取值为阴转子节圆半径R2j 的n倍，其中n为大于0、小于等于0.01的正数(0＜n≤0.01)；所述的阳转子齿曲线E1F1是当E2F2圆弧沿阴转子节圆Fj作纯滚动时所形成的轨迹的圆弧包络线，与外摆线D1E1光滑相连。
本发明能保证相同尺寸与转速的转子具有较大的流动齿间面积系数和相对较短的接触线，从而使制成的压缩机轴向密封性好，效率比较高。本发明适用于高压差的工艺螺杆压缩机和微小型的制冷压缩机等场合。
以上所述仅为举例性的说明，而并非为限制本发明。任何本技术领域中的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，对本发明作出的非实质性的改进和调整，仍应属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种双螺杆压缩机转子的齿型，所述的双螺杆压缩机包括阳转子和阴转子；其特征在于，所述阴转子和阳转子端面的各齿型均由五段二次曲线光滑连接而成，其中：所述阴转子端面的齿曲线包括圆弧线和外摆线；所述阳转子端面的齿曲线包括圆弧线、外摆线以及圆弧包络线；
所述的阴转子各齿的五段齿曲线包括顺序光滑连接的：圆弧A2B2、圆弧B2C2、销齿圆弧C2 D2、外摆线D2E2以及圆弧E2F2；其中：
所述的圆弧A2B2是阴转子节圆上的一段圆弧；
所述的圆弧B2C2是由圆心在阴转子节圆内部、由余弦定律求得的半径所作的一段圆弧，该圆弧的起点与销齿圆弧C2D2光滑连接，终点与阴转子节圆相切连接；
所述的销齿圆弧C2 D2 是以节点为圆心、以阳转子的全齿高为半径的所作的一段销齿圆弧；
所述的外摆线D2E2是由阳转子上的D1点在沿阳转子节圆上滚动所形成的正常外摆线；
所述的圆弧E2F2是由圆心在阴转子节圆内部、半径为n倍阴转子节圆半径所作的一段圆弧，其中：n为大于0、小于等于0.01的正数；该圆弧的起点与外摆线D2E2光滑连接、终点与阴转子节圆相切连接；
所述阳转子各齿的五段齿曲线包括顺序光滑连接的：圆弧A1B1、圆弧包络线B1C1、销齿圆弧C1D1、外摆线D1E1以及圆弧E1F1；其中：
所述的圆弧A1B1是阳转子节圆上的一段圆弧；
所述的圆弧包络线B1C1是当阳转子节圆沿阴转子节圆作纯滚动时，相对阴转子B2C2运动所形成的轨迹的一段圆弧包络线；
所述的销齿圆弧C1D1是以节点为圆心、以阳转子的全齿高为半径的一段销齿圆弧；
所述的外摆线D1E1 是由阴转子上的D2点在沿阴转子节圆上滚动所形成的一段正常外摆线；
所述的圆弧E1F1是当阳转子节圆沿阴转子齿顶圆作纯滚动时，相对阴转子E2F2圆弧运动所形成的轨迹的圆弧。
2.根据权利要求1所述的一种双螺杆压缩机转子的齿型，其特征在于，所述阴转子的节圆大于阳转子的节圆。
3.根据权利要求1或2所述的一种双螺杆压缩机转子的齿型，其特征在于，所述的阴转子和阳转子的转子齿型呈不对称形，而且，所述的阴转子上的齿数多于阳转子上的齿数。
4.根据权利要求3所述的一种双螺杆压缩机转子的齿型，其特征在于，所述阴转子的齿数为7个，所述阳转子的齿数为5个。
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