CN106286295B - 双螺杆压缩机转子的齿型 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了双螺杆压缩机转子的齿型，双螺杆压缩机包括阴转子和阳转子，阴转子的端面的各齿型由五段曲线首尾光滑连接而成，阳转子的端面的各齿型由五段曲线首尾光滑连接而成，其中：阴转子端面的各齿型的齿曲线包括圆弧线、椭圆弧线和圆弧包络线；阳转子端面的各齿型的齿曲线包括圆弧线、椭圆弧包络线和圆弧包络线。采用上述方案后，由于能使阳转子与阴转子在工作过程中实现最佳啮合，相邻两段组成齿曲线在连接点处光滑过渡，转子齿数比较大，可承受比较大的压差，转子面积利用系数比较大，接触线较短和泄漏三角形相对较小，型线成流线型，具有好的热力学性能，提高了螺杆压缩机的工作效率。本发明适用于高压比的热泵用螺杆压缩机。

Description

双螺杆压缩机转子的齿型
技术领域
本发明涉及螺杆压缩机的转子端面齿型，尤其涉及一种双螺杆压缩机的转子型线。
背景技术
上世纪 30 年代，来自瑞典的机械师埃尔夫•林士(Alf Lysholm )受到燃气轮机工作原理的启发后，发明出了螺杆压缩机。随着后来社会各界认识到了螺杆压缩机的优势后，纷纷对其进行了大量研究和财力投入，经过随后坚持不懈的转子开发与试验，同时不断优化改进转子型线，其性能得到大大提升。螺杆压缩机工作的过程其实就是相互啮合的阴阳转子转动的过程，因此阴阳转子是螺杆压缩机的最重要的部件，而决定阴阳转子性能高低的是其轴向截面的转子型线，它决定了压缩机的大部分的性能参数的高低。
发明内容
本发明的目的是：用啮合线法与几何投影法结合研制出一种新型双螺杆压缩机转子齿型，其中齿型包括阳转子和与其相啮合的阴转子，它们的齿形曲线由圆弧、椭圆、椭圆弧包络线和圆弧包络线连接而成，具有这种齿型的压缩机，由于能使阳转子与阴转子在工作过程中实现最佳啮合，相邻两段组成齿曲线在连接点处光滑过渡，转子齿数比较大，可承受比较大的压差，转子面积利用系数比较大，接触线较短和泄漏三角形相对较小，型线成流线型，具有好的热力学性能，从而提高螺杆压缩机的工作效率，并在加工过程中提高精度，延长刀具的寿命。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：
双螺杆压缩机转子的齿型，所述双螺杆压缩机包括阴转子和阳转子，其特点在于，所述阴转子的端面的各齿型由五段曲线首尾光滑连接而成，所述阳转子的端面的各齿型由五段曲线首尾光滑连接而成，其中：所述阴转子端面的各齿型的齿曲线包括圆弧线、椭圆弧线和圆弧包络线；所述阳转子端面的各齿型的齿曲线包括圆弧线、椭圆弧包络线和圆弧包络线。
本发明的转子型线相比其他型线至少具有以下优点和特点：
1.由于本发明的阴转子采用了比较合适的齿深半径，齿形面积利用系数达到了56%，又达到比较好的刚性条件，阴、阳转子齿数分别为8齿和6齿，比较适合高压比的场合；
2.由于阴转子的型线设计成流线型，减小了气流的扰动阻力，减少了损失，降低了噪音，提高了转子的运行效率；
3.型线齿面间光滑连接，型线上无尖点，便于采用加工和检测，使得刀具寿命大大增加；
4.本发明利用啮合线法对转子型线的设计与改进与传统的正向型线设计方法相比，过程变得简单，缩短设计时间，提高了设计效率。此外转子型线的设计过程中，将传统的正向设计方法与基于啮合线法的逆向设计方法结合起来，能够更好的保证转子型线的性能。通过啮合线调整使得转子间接触线长度比较短，泄露三角形比较小。
附图说明
图1是本发明的阴转子和阳转子的一种实例在相互啮合时的示意图。
图2是本发明阴转子的一个实例的齿型线示意图。
图3 是本发明阳转子的一个实例的齿型线示意图。
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； 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是阴转子椭圆弧B2A2的中心，Ra是阴转子椭圆弧B2A2的长半轴，Rb是阴转子椭圆弧B2A2的短半轴；O4是阴转子圆弧A2D2的圆心，R4是阴转子圆弧A2 D2的半径；O5是阴转子圆弧D2E2的圆心，R5是阴转子圆弧D2E2的半径；O6是阴转子圆弧E2F2的圆心，R6是阴转子圆弧E2F2的半径；O7是阳转子圆弧C1B1的圆心，R7是阳转子圆弧C1B1的半径。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明双螺杆压缩机转子的齿型进行详细说明。
请参阅图1至图3。本发明的双螺杆压缩机的阴转子F和阳转子M的转子齿型呈不对称型，且阴转子F上的齿数多于阳转子M上的齿数。本实施例中，阳转子M与阴转子F的齿数比为6:8。
根据本发明一实施例的双螺杆压缩机转子的齿型，所述的双螺杆压缩机包括阴转子F和阳转子M。阴转子F的端面的各齿型由五段曲线首尾光滑连接而成，阳转子M的端面的各齿型由五段曲线首尾光滑连接而成，其中：阴转子端面的各齿型的齿曲线包括圆弧线、椭圆弧线和圆弧包络线；阳转子端面的各齿型的齿曲线包括圆弧线、椭圆弧包络线和圆弧包络线。本实施例中：阴转子各齿型的齿曲线包括顺序光滑连接的：圆弧包络线C2B2、椭圆弧B2A2、圆弧A2D2、圆弧D2E2以及圆弧E2F2；阳转子各齿型的齿曲线包括顺序光滑连接的：圆弧C1B1、椭圆弧包络线B1A1、圆弧包络线A1D1、圆弧包络线D1E1以及圆弧包络线E1F1。
请配合参阅图2。阴转子的各齿型的齿曲线中：
圆弧包络线C2B2是由阴转子节圆在沿阳转子节圆上滚动时，相对阳转子圆弧C1B1运动所形成的轨迹的一段圆弧包络线；
椭圆弧B2A2是以阳转子节圆内部的O3为中心、长轴为n1倍阴转子节圆半径、短轴为n2倍阴转子节圆半径的一段椭圆弧；n1为大于0.6、小于等于0.8的正数，n2为大于0.4、小于等于0.6的正数，椭圆弧B2A2在起点B2处与圆弧包络线C2B2光滑连接，在终点A2处与圆弧A2D2光滑连接；
圆弧A2D2是以阴转子节圆内部的O4为圆心、半径为n3倍阴转子节圆半径的一段圆弧；n3为大于0.6、小于等于0.8的正数；圆弧A2D2在起点A2处与椭圆弧B2A2光滑连接，在终点D2处与阴转子圆弧D2E2光滑连接；
圆弧D2E2是以阴转子节圆内部的O5为圆心、半径为n4倍阴转子节圆半径的一段圆弧；n4为大于0.03、小于等于0.1的正数，圆弧D2E2在起点D2处与圆弧A2D2光滑连接，在终点与E2处与阴转子圆弧E2F2光滑连接；
圆弧E2F2是以阴转子节圆内部的O6为圆心、半径为n5倍阴转子节圆半径的一段圆弧；n5为大于0.02、小于等于0.05的正数，圆弧E2F2在起点E2处与圆弧D2E2光滑连接，在终点F2处与该阴转子相邻另一齿的起点光滑连接。
请配合参阅图3。阳转子的各齿型的齿曲线中：
圆弧C1B1是以阴转子节圆外部的O7为圆心、半径为n6倍阳转子节圆半径的一段圆弧；n6为大于0.15、小于等于0.25的正数，圆弧C1B1在起点C1处与该阳转子相邻另一齿的终点光滑连接，在终点B1与椭圆弧包络线B1A1光滑连接；
椭圆弧包络线B1A1是由阳转子节圆在沿阴转子节圆上滚动时，相对阴转子椭圆弧B2A2运动所形成的轨迹的一段椭圆弧包络线；
圆弧包络线A1D1是由阳转子节圆在沿阴转子节圆上滚动时，相对阴转子圆弧A2D2运动所形成的轨迹的一段圆弧包络线；
圆弧包络线D1E1是由阳转子节圆在沿阴转子节圆上滚动时，相对阴转子圆弧D2E2运动所形成的轨迹的一段圆弧包络线；
圆弧包络线E1F1是由阳转子节圆在沿阴转子节圆上滚动时，相对阴转子圆弧E2F2运动所形成的轨迹的一段圆弧包络线。
在具体实施时：
阴转子的圆弧包络线C2B2是由阴转子节圆在沿阳转子节圆上滚动时，相对阳转子圆弧C1B1运动所形成的轨迹的一段圆弧包络线；阳转子的圆弧C1B1是以阴转子节圆外部的O7为圆心、半径为n6倍阳转子节圆半径的一段圆弧；n6为大于0.15、小于等于0.25的正数，圆弧C1B1在起点C1处与该阳转子相邻另一齿的终点光滑连接，在终点B1与椭圆弧包络线B1A1光滑连接。
阴转子的椭圆弧B2A2是以阳转子节圆内部的O3为中心、长轴为n1倍阴转子节圆半径、短轴为n2倍阴转子节圆半径的一段椭圆弧；n1为大于0.6、小于等于0.8的正数，n2为大于0.4、小于等于0.6的正数，椭圆弧B2A2在起点B2处与圆弧包络线C2B2光滑连接，在终点A2处与圆弧A2D2光滑连接；阳转子的椭圆弧包络线B1A1是由阳转子节圆在沿阴转子节圆上滚动时，相对阴转子椭圆弧B2A2运动所形成的轨迹的一段椭圆弧包络线。
阴转子的圆弧A2D2是以阴转子节圆内部的O4为圆心、半径为n3倍阴转子节圆半径的一段圆弧；n3为大于0.6、小于等于0.8的正数；圆弧A2D2在起点A2处与椭圆弧B2A2光滑连接，在终点D2处与阴转子圆弧D2E2光滑连接；阳转子的圆弧包络线A1D1是由阳转子节圆在沿阴转子节圆上滚动时，相对阴转子圆弧A2D2运动所形成的轨迹的一段圆弧包络线。
阴转子的圆弧D2E2是以阴转子节圆内部的O5为圆心、半径为n4倍阴转子节圆半径的一段圆弧；n4为大于0.03、小于等于0.1的正数，圆弧D2E2在起点D2处与圆弧A2D2光滑连接，在终点与E2处与阴转子圆弧E2F2光滑连接；阳转子的圆弧包络线D1E1是由阳转子节圆在沿阴转子节圆上滚动时，相对阴转子圆弧D2E2运动所形成的轨迹的一段圆弧包络线。
阴转子的圆弧E2F2是以阴转子节圆内部的O6为圆心、半径为n5倍阴转子节圆半径的一段圆弧；n5为大于0.02、小于等于0.05的正数，圆弧E2F2在起点E2处与圆弧D2E2光滑连接，在终点F2处与该阴转子相邻另一齿的起点光滑连接；阳转子的圆弧包络线E1F1是由阳转子节圆在沿阴转子节圆上滚动时，相对阴转子圆弧E2F2运动所形成的轨迹的一段圆弧包络线。
这样，螺杆压缩机阴阳转子的端面齿型就完全作出来了。
本发明适用于高压比（高温差）的热泵用螺杆压缩机。

Claims (5)

1.双螺杆压缩机转子的齿型，所述双螺杆压缩机包括阴转子和阳转子，其特征在于，所述阴转子的端面的各齿型由五段曲线首尾光滑连接而成，所述阳转子的端面的各齿型由五段曲线首尾光滑连接而成，其中：所述阴转子端面的各齿型的齿曲线包括圆弧线、椭圆弧线和圆弧包络线；所述阳转子端面的各齿型的齿曲线包括圆弧线、椭圆弧包络线和圆弧包络线；阴转子各齿型的齿曲线包括顺序光滑连接的：圆弧包络线C2B2、椭圆弧B2A2、圆弧A2D2、圆弧D2E2以及圆弧E2F2；阳转子各齿型的齿曲线包括顺序光滑连接的：圆弧C1B1、椭圆弧包络线B1A1、圆弧包络线A1D1、圆弧包络线D1E1以及圆弧包络线E1F1。
2.根据权利要求1所述的双螺杆压缩机转子的齿型，其特征在于，所述阴转子的各齿型的齿曲线中：
圆弧包络线C2B2是由阴转子节圆在沿阳转子节圆上滚动时，相对阳转子圆弧C1B1运动所形成的轨迹的一段圆弧包络线；
椭圆弧B2A2是以阳转子节圆内部的O3为中心、长轴为n1倍阴转子节圆半径、短轴为n2倍阴转子节圆半径的一段椭圆弧；n1为大于0.6、小于等于0.8的正数，n2为大于0.4、小于等于0.6的正数，椭圆弧B2A2在起点B2处与圆弧包络线C2B2光滑连接，在终点A2处与圆弧A2D2光滑连接；
圆弧A2D2是以阴转子节圆内部的O4为圆心、半径为n3倍阴转子节圆半径的一段圆弧；n3为大于0.6、小于等于0.8的正数；圆弧A2D2在起点A2处与椭圆弧B2A2光滑连接，在终点D2处与阴转子圆弧D2E2光滑连接；
圆弧D2E2是以阴转子节圆内部的O5为圆心、半径为n4倍阴转子节圆半径的一段圆弧；n4为大于0.03、小于等于0.1的正数，圆弧D2E2在起点D2处与圆弧A2D2光滑连接，在终点与E2处与阴转子圆弧E2F2光滑连接；
圆弧E2F2是以阴转子节圆内部的O6为圆心、半径为n5倍阴转子节圆半径的一段圆弧；n5为大于0.02、小于等于0.05的正数，圆弧E2F2在起点E2处与圆弧D2E2光滑连接，在终点F2处与该阴转子相邻另一齿的起点光滑连接。
3.根据权利要求1或2所述的双螺杆压缩机转子的齿型，其特征在于，所述阳转子的各齿型的齿曲线中：
圆弧C1B1是以阴转子节圆外部的O7为圆心、半径为n6倍阳转子节圆半径的一段圆弧；n6为大于0.15、小于等于0.25的正数，圆弧C1B1在起点C1处与该阳转子相邻另一齿的终点光滑连接，在终点B1与椭圆弧包络线B1A1光滑连接；
椭圆弧包络线B1A1是由阳转子节圆在沿阴转子节圆上滚动时，相对阴转子椭圆弧B2A2运动所形成的轨迹的一段椭圆弧包络线；
圆弧包络线A1D1是由阳转子节圆在沿阴转子节圆上滚动时，相对阴转子圆弧A2D2运动所形成的轨迹的一段圆弧包络线；
圆弧包络线D1E1是由阳转子节圆在沿阴转子节圆上滚动时，相对阴转子圆弧D2E2运动所形成的轨迹的一段圆弧包络线；
圆弧包络线E1F1是由阳转子节圆在沿阴转子节圆上滚动时，相对阴转子圆弧E2F2运动所形成的轨迹的一段圆弧包络线。
4.根据权利要求1所述的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型，且阴转子上的齿数多于阳转子上的齿数。
5.根据权利要求1所述的双螺杆压缩机转子的齿型，其特征在于，所述阳转子与阴转子的齿数比为6:8。
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