CN102606477B

CN102606477B - 螺杆压缩机转子齿形

Info

Publication number: CN102606477B
Application number: CN201210087353.0A
Authority: CN
Inventors: 何建人; 潘文伟; 邱建平
Original assignee: WUXI WOYO SUPERDO COMPRESSOR CO Ltd
Current assignee: WUXI WOYO SUPERDO COMPRESSOR CO Ltd
Priority date: 2012-03-29
Filing date: 2012-03-29
Publication date: 2014-12-03
Anticipated expiration: 2032-03-29
Also published as: CN102606477A

Abstract

本发明公开了一种螺杆压缩机转子齿形，包括阳转子齿形和阴转子齿形；所述阴转子和阳转子齿形由五至七段曲线光滑连接而成，所述曲线包括椭圆弧、圆弧及其包络线，形成四种不同的组合方案。转子齿形光滑连续，转子刚度高，便于采用磨削加工，刀具磨损小，加工效率和加工精度高；在转子运转时，转子间实现曲面密封，利于形成流体动力润滑，运转平稳，振动小；转子间各向泄漏小，噪声低，可靠性和效率高。

Description

螺杆压缩机转子齿形

技术领域

本发明涉及螺杆压缩机领域，尤其是一种螺杆压缩机的转子齿形。

背景技术

螺杆压缩机以其效率高、结构简单、使用维护方便等优点，成为容积式增压设备的主流机种，广泛应用于气动、制冷、空调及各种工艺流程领域。一对相互啮合的螺杆转子是螺杆压缩机的核心，转子齿形决定了压缩机的性能。转子齿形的改进是改善压缩机性能，提高生产效率，拓宽螺杆压缩机应用领域的主要动力。

转子齿形通常由不同曲线组合而成，如摆线、直线、圆弧、椭圆弧、渐开线、双曲线、抛物线等。由于设计目标各不相同，各种曲线拼接组成了数量众多的转子齿形，其特征各异。现有技术存在的共同缺点是：转子齿形加工性能不佳，实际工作时，转子啮合差，噪声大，振动强，效率低，从而影响转子使用寿命和压缩机性能。

发明内容

本申请人针对上述现有生产中这些缺点，提供一种工艺性好、效率高的螺杆压缩机的转子齿形，该转子齿形保证：转子齿形光滑连续，转子刚度高，便于采用磨削加工，刀具磨损小，加工效率和加工精度高；在转子运转时，转子间实现曲面密封，利于形成流体动力润滑，运转平稳，振动小；转子间各向泄漏小，噪声低，可靠性和效率高。

本发明所采用的技术方案如下：

一种螺杆压缩机转子齿形，包括阴转子齿形和阳转子齿形；所述阴转子和阳转子的各齿形均由五段、六段或七段曲线光滑连接而成，所述曲线包括椭圆弧、圆弧及其包络线，所述各段组成曲线之间一阶连续，且互不干涉。

其进一步特征在于：所述阴转子和阳转子各齿的七段齿曲线组成如下：

所述阴转子的第一段齿曲线A₂B₂，是一段半径为r₁的圆弧，圆心在阴转子节圆内，与半径为r_t2的阴转子齿顶圆相切于A₂点；所述阳转子的第一段齿曲线A₁B₁，为阴转子节圆沿阳转子节圆作纯滚动时，由阴转子第一段齿曲线A₂B₂运动所形成轨迹的包络线，齿曲线A₁B₁与半径为r_b1的阳转子齿底圆相切于A₁点；

阳转子的第二段齿曲线B₁C₁，是一段半径为r₂的圆弧，圆心在阳转子节圆外，与半径为r_t1的阳转子齿顶圆相切于C₁点，并在B₁点处与第一段齿曲线A₁B₁光滑相接；阴转子的第二段齿曲线B₂C₂，为阳转子节圆沿阴转子节圆作纯滚动时，由阳转子第二段曲线B₁C₁运动所形成轨迹的包络线，与半径为r_b1的阴转子齿底圆相切于C₂点，并在B₂点处与第一段齿曲线A₂B₂光滑相接；

阴转子的第三段齿曲线C₂D₂，是一段以阴转子回转中心O₂为圆心，以阴转子齿底圆半径r_b2为半径的圆弧，在C₂点处与第二段齿曲线B₂C₂光滑相接；阳转子的第三段齿曲线C₁D₁，是一段以阳转子回转中心O₁为圆心，以阳转子齿顶圆半径r_t1为半径的圆弧，在C₁点处与第二段齿曲线B₁C₁光滑相接；

阴转子的第四段齿曲线D₂E₂，是一段椭圆弧，以D₂O₁为对称轴，与半径为r_b1的阴转子齿底圆相切于D₂点，并在D₂点处与第三段齿曲线C₂D₂光滑相接；阳转子的第四段齿曲线D₁E₁，为阴转子节圆沿阳转子节圆作纯滚动时，由阴转子第四段齿曲线D₂E₂运动所形成轨迹的包络线，齿曲线D₁E₁与半径为r_t1的阳转子齿顶圆相切于D₁点，并在D₁点处与第三段齿曲线C₁D₁光滑相接；

阴转子的第五段齿曲线E₂F₂，是一段半径为r₃的圆弧，在E₂点处与第四段齿曲线D₂E₂光滑相接；阴转子的第五段齿曲线E₁F₁，为阴转子节圆沿阳转子节圆作纯滚动时，由阴转子第五段齿曲线E₂F₂运动所形成轨迹的包络线，在E₁点处与第四段齿曲线D₁E₁光滑相接；

阴转子的第六段齿曲线F₂G₂，是一段半径为r₄的圆弧，与半径为r_t2的阴转子齿顶圆相切于G₂点，并在F₂点处与第五段齿曲线E₂F₂光滑相接；阳转子的第六段曲线F₁G₁，为阴转子节圆沿阳转子节圆作纯滚动时，由阴转子第六段齿曲线F₂G₂运动所形成轨迹的包络线，与半径为r_b1的阳转子齿底圆相切于G₁点，并在F₁点处与第五段齿曲线E₁F₁光滑相接；

阴转子的第七段齿曲线G₂H₂，是一段以阴转子回转中心O₂为圆心，以阴转子齿顶圆半径r_t2为半径的圆弧，在G₂点处与第六段齿曲线F₂G₂光滑相接；阳转子的第七段齿曲线G₁H₁，是一段以阳转子回转中心O₁为圆心，以阳转子齿底圆半径r_b1为半径的圆弧，在G₁点处与第六段齿曲线F₁G₁光滑相接。

去除阴转子第三段齿曲线圆弧C₂D₂，使得点C₂和D₂重合，第二段齿曲线B₂C₂与第四段齿曲线D₂E₂在点C₂（D₂）处光滑相接；同时，去除阳转子第三段齿曲线圆弧C₁D₁，点C₁和D₁重合，第二段齿曲线B₁C₁与第四段齿曲线D₁E₁在点C₁（D₁）处光滑相接；此时，阴转子和阳转子各齿的转子齿形由六段齿曲线组成。

去除阴转子第七段齿曲线圆弧G₂H₂，使得点G₂和H₂重合，第六段齿曲线F₂G₂与第一段齿曲线A₂B₂在点G₂（H₂、A₂）处光滑相接；同时，去除阳转子第七段齿曲线圆弧G₁H₁，点G₁和H₁重合，第六段齿曲线F₁G₁与第一段齿曲线A₁B₁在点G₁（H₁、A₁）处光滑相接；此时，阴转子和阳转子各齿的转子齿形由五段齿曲线组成。

去除阴转子第七段齿曲线圆弧G₂H₂，使得点G₂和H₂重合，第六段齿曲线F₂G₂与第一段齿曲线A₂B₂在点G₂（H₂、A₂）处光滑相接；同时，去除阳转子第七段齿曲线圆弧G₁H₁，点G₁和H₁重合，第六段齿曲线F₁G₁与第一段齿曲线A₁B₁在点G₁（H₁、A₁）处光滑相接；此时，转子齿形由六段齿曲线组成。

所述阴转子齿数为Z₂，阳转子齿数为Z₁，满足Z₂-Z₁=0或1或2；Z₁取2至8之间的自然数。

所述齿形既可以是单边齿形，即阴转子齿曲线在阴转子节圆内，阳转子齿曲线在阳转子节圆外，也可以是双边齿形，即阴转子齿曲线分布在阴转子节圆两侧，阳转子齿曲线分布在阳转子节圆两侧。

阴转子齿曲线圆弧A₂B₂的半径r₁满足r₁/r_t1=0~0.1，优选为r₁/r_t1=0~0.05；阴转子齿曲线圆弧B₁C₁的半径r₂满足r₂/r_t1=0~0.2，优选为r₂/r_t1=0.03~0.1；阴转子齿曲线椭圆弧D₂E₂的长短轴半径比为1~3，优选为1.6~2；阴转子齿曲线圆弧E₂F₂的半径r₃满足r₃/r_t1=0~0.6，优选为r₃/r_t1=0.2~0.4；阴转子齿曲线圆弧F₂G₂的半径r₄满足r₄/r_t1=0~0.2，优选为r₄/r_t1=0~0.06。

本发明的有益效果如下：

本发明所述的转子齿形光滑连续，转子刚度高，便于采用磨削加工，刀具磨损小，加工效率和加工精度高。在转子运转时，转子间实现曲面密封，利于形成流体动力润滑，运转平稳，振动小。转子间各向泄漏小，噪声低，可靠性和效率高。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图中：下标1表示该点是阳转子上的点，下标2表示该点是阴转子上的点；O₁、O₂分别为阳转子和阴转子的轴心；图中的字母A、B、C、D、E、F、G、H表示组成齿曲线的分界点；r_t1、r_b1和r_j1分别表示阳转子的齿顶圆半径、齿底圆半径和节圆半径，r_t2、r_b2和r_j2分别表示阴转子的齿顶圆半径、齿底圆半径和节圆半径；r₁、r₂、r₃、r₄是阴转子上组成齿曲线圆弧段的半径。

图2为本发明的实施例五，阴转子齿数为6，阳转子齿数为5。

图3为本发明的实施例六，阴转子齿数为6，阳转子齿数为4。

图4为本发明的实施例七，阴转子齿数为5，阳转子齿数为4。

具体实施方式

下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。

本发明所述的螺杆压缩机转子齿形是指螺杆压缩机中阴转子和阳转子的齿形，阴转子和阳转子相互啮合，所述阴、阳转子齿形由五至七段齿曲线光滑连接而成；下文中所描述的光滑连接均指前后两段曲线之间一阶连续，且互不干涉。

如图1所示，以阴转子轴心O₂为中心，由内向外画出半径为r_b2的阴转子齿底圆，半径为r_j2的阴转子节圆，半径为r_t2的阴转子齿顶圆；以阳转子轴心O₁为中心，由内向外画出半径为r_b1的阳转子齿底圆，半径为r_j1的阳转子节圆，半径为r_t1的阳转子齿顶圆。将阴转子的齿形曲线放置在阴转子齿顶圆与齿底圆之间，将阳转子的齿形曲线放置在阳转子齿顶圆和齿底圆之间。

实施例一：

阴、阳转子齿形各自由七段齿曲线光滑连接而成。

其中，阴转子的第一段齿曲线A₂B₂，是一段半径为r₁的圆弧，圆心在阴转子节圆内，与半径为r_t2的阴转子齿顶圆相切于A₂点；所述阳转子的第一段齿曲线A₁B₁，为阴转子节圆沿阳转子节圆作纯滚动时，由阴转子第一段齿曲线A₂B₂运动所形成轨迹的包络线，齿曲线A₁B₁与半径为r_b1的阳转子齿底圆相切于A₁点。

阳转子的第二段齿曲线B₁C₁，是一段半径为r₂的圆弧，圆心在阳转子节圆外，与半径为r_t1的阳转子齿顶圆相切于C₁点，并在B₁点处与第一段齿曲线A₁B₁光滑相接；阴转子的第二段齿曲线B₂C₂，为阳转子节圆沿阴转子节圆作纯滚动时，由阳转子第二段曲线B₁C₁运动所形成轨迹的包络线，与半径为r_b1的阴转子齿底圆相切于C₂点，并在B₂点处与第一段齿曲线A₂B₂光滑相接。

阴转子的第四段齿曲线D₂E₂，是一段椭圆弧，以D₂O₁为对称轴，与半径为r_b1的阴转子齿底圆相切于D₂点，并在D₂点处与第三段齿曲线C₂D₂光滑相接；阳转子的第四段齿曲线D₁E₁，为阴转子节圆沿阳转子节圆作纯滚动时，由阴转子第四段齿曲线D₂E₂运动所形成轨迹的包络线，齿曲线D₁E₁与半径为r_t1的阳转子齿顶圆相切于D₁点，并在D₁点处与第三段齿曲线C₁D₁光滑相接。

阴转子的第五段齿曲线E₂F₂，是一段半径为r₃的圆弧，在E₂点处与第四段齿曲线D₂E₂光滑相接；阴转子的第五段齿曲线E₁F₁，为阴转子节圆沿阳转子节圆作纯滚动时，由阴转子第五段齿曲线E₂F₂运动所形成轨迹的包络线，在E₁点处与第四段齿曲线D₁E₁光滑相接。

阴转子的第六段齿曲线F₂G₂，是一段半径为r₄的圆弧，与半径为r_t2的阴转子齿顶圆相切于G₂点，并在F₂点处与第五段齿曲线E₂F₂光滑相接；阳转子的第六段曲线F₁G₁，为阴转子节圆沿阳转子节圆作纯滚动时，由阴转子第六段齿曲线F₂G₂运动所形成轨迹的包络线，与半径为r_b1的阳转子齿底圆相切于G₁点，并在F₁点处与第五段齿曲线E₁F₁光滑相接。

上述齿形中阴转子齿曲线圆弧A₂B₂的半径r₁满足r₁/r_t1=0~0.1，特别是在r₁/r_t1=0~0.05时性能最好；阴转子齿曲线圆弧B₁C₁的半径r₂满足r₂/r_t1=0~0.2，特别是在r₂/r_t1=0.03~0.1时性能最好；阴转子齿曲线椭圆弧D₂E₂的长短轴半径比在1~3之间，特别是在1.6~2之间时性能最好；阴转子齿曲线圆弧E₂F₂的半径r₃满足r₃/r_t1=0~0.6，特别是在r₃/r_t1=0.2~0.4时性能最好；阴转子齿曲线圆弧F₂G₂的半径r₄满足r₄/r_t1=0~0.2，特别是在r₄/r_t1=0~0.06时性能最好。

通过上述七段阴转子齿曲线和阳转子齿曲线的相互啮合形成阴转子、阳转子的整体齿形。

实施例二：

阴、阳转子齿形由六段齿曲线光滑连接而成。在实施例1的基础上去除阴转子第三段齿曲线圆弧C₂D₂，使得点C₂和D₂重合，第二段齿曲线B₂C₂与第四段齿曲线D₂E₂在点C₂（D₂）处光滑相接；同时，去除阳转子第三段齿曲线圆弧C₁D₁，点C₁和D₁重合，第二段齿曲线B₁C₁与第四段齿曲线D₁E₁在点C₁（D₁）处光滑相接。

实施例三：

阴、阳转子齿形由五段齿曲线光滑连接而成。在实施例2的基础上去除阴转子第七段齿曲线圆弧G₂H₂，使得点G₂和H₂重合，第六段齿曲线F₂G₂与第一段齿曲线A₂B₂在点G₂（H₂、A₂）处光滑相接；同时，去除阳转子第七段齿曲线圆弧G₁H₁，点G₁和H₁重合，第六段齿曲线F₁G₁与第一段齿曲线A₁B₁在点G₁（H₁、A₁）处光滑相接。

实施例四：

阴、阳转子齿形由六段齿曲线光滑连接而成。在实施例1的基础上去除阴转子第七段齿曲线圆弧G₂H₂，使得点G₂和H₂重合，第六段齿曲线F₂G₂与第一段齿曲线A₂B₂在点G₂（H₂、A₂）处光滑相接；同时，去除阳转子第七段齿曲线圆弧G₁H₁，点G₁和H₁重合，第六段齿曲线F₁G₁与第一段齿曲线A₁B₁在点G₁（H₁、A₁）处光滑相接。

上述实施例一至实施例四所述的齿形既可以是单边齿形，即阴转子齿曲线在阴转子节圆内，阳转子齿曲线在阳转子节圆外，也可以是双边齿形，即阴转子齿曲线分布在阴转子节圆两侧，阳转子齿曲线分布在阳转子节圆两侧。

上述实施例一至实施例四所述齿形可采用不同的齿数比。阴转子齿数为Z₂，阳转子齿数为Z₁，满足Z₂-Z₁=0或1或2；Z₁取2至8的自然数。

选择阴转子齿数为6，阳转子齿数为5，则形成如图2所示的实施例五。

选择阴转子齿数为6，阳转子齿数为4，则形成如图3所示的实施例六。

选择阴转子齿数为5，阳转子齿数为4，则形成如图4所示的实施例七。

本发明所述的螺杆压缩机，其核心部件的螺杆阴转子和阳转子的齿形采用上述转子齿形，阴转子和阳转子相互啮合，实现对气体的压缩工作。

以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在不违背本发明精神的情况下，本发明可以作任何形式的修改；例如上述齿形组成的转子亦可应用于膨胀机、罗茨、真空泵及螺杆输送泵等领域。

Claims

1.一种螺杆压缩机转子齿形，包括阴转子齿形和阳转子齿形；其特征在于：所述阴转子和阳转子的各齿形均由七段曲线光滑连接而成，所述曲线包括椭圆弧、圆弧及其包络线，所述各段组成曲线之间一阶连续，且互不干涉；所述阴转子和阳转子各齿的七段齿曲线组成如下：

2.按照权利要求1所述的螺杆压缩机转子齿形，其特征在于：去除阴转子第三段齿曲线圆弧C₂D₂，使得点C₂和D₂重合，第二段齿曲线B₂C₂与第四段齿曲线D₂E₂在点C₂或D₂处光滑相接；同时，去除阳转子第三段齿曲线圆弧C₁D₁，点C₁和D₁重合，第二段齿曲线B₁C₁与第四段齿曲线D₁E₁在点C₁或D₁处光滑相接；此时，阴转子和阳转子各齿的转子齿形由六段齿曲线组成。

3.按照权利要求2所述的螺杆压缩机转子齿形，其特征在于：去除阴转子第七段齿曲线圆弧G₂H₂，使得点G₂和H₂重合，第六段齿曲线F₂G₂与第一段齿曲线A₂B₂在点G₂或H₂或A₂处光滑相接；同时，去除阳转子第七段齿曲线圆弧G₁H₁，点G₁和H₁重合，第六段齿曲线F₁G₁与第一段齿曲线A₁B₁在点G₁或H₁或A₁处光滑相接；此时，阴转子和阳转子各齿的转子齿形由五段齿曲线组成。

4.按照权利要求1所述的螺杆压缩机转子齿形，其特征在于：去除阴转子第七段齿曲线圆弧G₂H₂，使得点G₂和H₂重合，第六段齿曲线F₂G₂与第一段齿曲线A₂B₂在点G₂或H₂或A₂处光滑相接；同时，去除阳转子第七段齿曲线圆弧G₁H₁，点G₁和H₁重合，第六段齿曲线F₁G₁与第一段齿曲线A₁B₁在点G₁或H₁或A₁处光滑相接；此时，转子齿形由六段齿曲线组成。

5.按照权利要求1至4任一所述的螺杆压缩机转子齿形，其特征在于：所述阴转子齿数为Z₂，阳转子齿数为Z₁，满足Z₂-Z₁＝0或1或2；Z₁取2至8之间的自然数。

6.按照权利要求1至4任一所述的螺杆压缩机转子齿形，其特征在于：所述齿形是单边齿形，即阴转子齿曲线在阴转子节圆内，阳转子齿曲线在阳转子节圆外。

7.按照权利要求1至4任一所述的螺杆压缩机转子齿形，其特征在于：阴转子齿曲线圆弧A₂B₂的半径r₁满足r₁/r_t1＝0～0.1；阴转子齿曲线圆弧B₁C₁的半径r₂满足r₂/r_t1＝0～0.2；阴转子齿曲线椭圆弧D₂E₂的长短轴半径比为1～3；阴转子齿曲线圆弧E₂F₂的半径r₃满足r₃/r_t1＝0～0.6；阴转子齿曲线圆弧F₂G₂的半径r₄满足r₄/r_t1＝0～0.2。

8.按照权利要求1至4任一所述的螺杆压缩机转子齿形，其特征在于：所述齿形是双边齿形，即阴转子齿曲线分布在阴转子节圆两侧，阳转子齿曲线分布在阳转子节圆两侧。

9.按照权利要求7所述的螺杆压缩机转子齿形，其特征在于：阴转子齿曲线圆弧A₂B₂的半径r₁满足r₁/r_t1＝0～0.05；阴转子齿曲线圆弧B₁C₁的半径r₂满足r₂/r_t1＝0.03～0.1；阴转子齿曲线椭圆弧D₂E₂的长短轴半径比为1.6～2；阴转子齿曲线圆弧E₂F₂的半径r₃满足r₃/r_t1＝0.2～0.4；阴转子齿曲线圆弧F₂G₂的半径r₄满足r₄/r_t1＝0～0.06。