CN106286296A - 一种双螺杆压缩机转子的齿型 - Google Patents

一种双螺杆压缩机转子的齿型 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种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六段曲线首尾光滑连接而成，阳转子的端面的各齿型由六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有理圆弧样条曲线、圆弧线和圆弧包络线；阳转子端面的各齿型的齿曲线包括有理圆弧样条包络线、圆弧线和圆弧包络线。采用上述技术方案后，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，转子的泄露减少，从而具有好的压缩机热力学性能，提高了双螺杆压缩机的工作效率。

Description

一种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
螺杆压缩机借助一对在机壳内做回转运动的螺杆转子来实现对气体的压缩和动力的传输。凭借着结构简单、动力平衡性好和节能高效等一系列独特的优点，螺杆压缩机己成为近年来发展最快的一种容积式压缩机械，被广泛地应用于空气动力、制冷空调、石油化工、工艺流程及燃料电池等工业领域。作为核心零件的螺杆转子，其型线(截面齿型)要求具有尽量大的齿间容积、良好的啮合特性和较小的气体动力损失，因此，螺杆转子的型线通常由多段曲线连接组成，型线复杂非对称，其螺旋齿形还具有螺距大、螺旋升角大和齿形高度大等特点。由于螺杆压缩机是靠啮合线来达到转子间的密封，因此螺杆转子的型线决定了压缩机的大部分的性能参数的高低。在转子受力变形、受热膨胀及其转子型线的啮合特性这些方面进行研究，以此为基础，设计出高效的转子型线，从而提高双螺杆压缩机的工作效率，是本领域技术人员持续追求的目标。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种齿型面积利用系数大、接触线较短、泄漏三角形相对较小的双螺杆压缩机转子的齿型，具有这种齿型的双螺杆压缩机，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，转子的泄露减少，从而具有好的压缩机热力学性能，提高了双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：
一种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六段曲线首尾光滑连接而成，阳转子的端面的各齿型由六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有理圆弧样条曲线、圆弧线和圆弧包络线；阳转子端面的各齿型的齿曲线包括有理圆弧样条包络线、圆弧线和圆弧包络线。
本发明采用有理样条曲线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，阴、阳转子齿数分别为6齿和4齿，本发明的转子型线相比其他型线具有以下优点和特点：
1.由于本发明的阴、阳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60%，非常适合于大流量的压缩机，同时又保留比较深的齿厚，使得转子达到比较好的刚性条件；
2.由于阴、阳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，高温情况下，转子产生膨胀，阴阳转子之间的间隙不均匀，阴转子由有理圆弧样条曲线、圆弧和圆弧包络线构成，根据间隙的不一致比较容易调节；
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.本发明中由于考虑高温情况下，双螺杆压缩机的转子型线会受高温产生膨胀，为降低转子变形，避免发生碰磨，在本发明中，转子的接触线通过有理样条控制节点的调控，使得接触线长度达到比较小的情况下，尽量减少泄露三角形面积，较大程度减少了压缩机的泄露，并达到较高的相对容积效率。
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是本发明阴转子的齿型线示意图。
图3 是本发明阳转子的齿型线示意图。
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是阴转子圆弧B2C2的圆心，R3是阴转子圆弧B2C2的半径； O4是阴转子圆弧C2D2的圆心，R4是阴转子圆弧C2D2的半径； O6是阳转子圆弧D1E1的圆心，R6是阳转子圆弧D1E1的半径；O5是阴转子圆弧E2F2的圆心，R5是阴转子圆弧E2F2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一种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。本发明的一种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4:6。
根据本发明一实施例的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六段曲线首尾光滑连接而成，阳转子的端面的各齿型由六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有理圆弧样条曲线、圆弧线和圆弧包络线；阳转子端面的各齿型的齿曲线包括有理圆弧样条包络线、圆弧线和圆弧包络线。
本实施例中，阴转子各齿型的齿曲线包括顺序光滑连接的：有理圆弧样条曲线A2B2、圆弧B2C2、圆弧C2D2、圆弧包络线D2E2、圆弧E2F2以及有理圆弧样条曲线F2G2。阳转子各齿型的齿曲线包括顺序光滑连接的：有理样圆弧条包络线 A1B1、圆弧包络线B1C1、圆弧包络线C1D1、圆弧D1E1、圆弧包络线E1F1以及有理圆弧样条包络线F1G1。
阴转子的有理圆弧样条曲线A2B2在起点A2处与该阴转子相邻另一齿的终点光滑连接，在终点B2处与圆弧B2C2光滑连接；阳转子的有理样圆弧条包络线A1B1是由阳转子节圆在沿阴转子节圆上滚动时，相对阴转子有理圆弧样条曲线A2B2运动所形成的轨迹的一段有理圆弧样条包络线。
阴转子的圆弧B2C2是以阴转子节圆内部的O3为圆心、半径为n1倍阴转子节圆半径的一段圆弧， n1为大于0.3、小于等于0.5的正数，圆弧B2C2在起点B2处与有理圆弧样条曲线A2B2光滑连接，在终点C2处与圆弧C2D2光滑连接；阳转子的圆弧包络线B1C1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B2C2运动所形成的轨迹的一段圆弧包络线。
阴转子的圆弧C2D2是以阴转子节圆内部的O4为圆心、半径为n2倍阴转子节圆半径形成的一段圆弧， n2为大于0.2、小于等于0.5的正数，圆弧C2D2在起点C2处与圆弧B2C2光滑连接，在终点D2处与圆弧包络线D2E2光滑连接；阳转子的圆弧包络线C1D1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C2D2运动所形成的轨迹的一段圆弧包络线。
阴转子的圆弧包络线D2E2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D1E1运动所形成的轨迹的一段圆弧包络线；阳转子的圆弧D1E1是以阳转子节圆外部的O6为圆心、半径为n4倍阴转子节圆半径的一段圆弧， n4为大于0.2、小于等于0.4的正数，圆弧D1E1在起点D1处与圆弧包络线C1D1光滑连接，在终点E1处与圆弧包络线E1F1光滑连接。
阴转子的圆弧E2F2是以阴转子节圆内部的O5为圆心、半径为n3倍阴转子节圆半径形成的一段圆弧，n3为大于0.1、小于等于0.5的正数，圆弧E2F2在起点E2处与圆弧包络线D2E2光滑连接，在终点F2处与有理圆弧样条曲线F2G2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。
阴转子的有理圆弧样条曲线F2G2在起点F2处与圆弧包络线E2F2光滑连接，在终点G2处与该阴转子相邻另一齿的起点光滑连接；阳转子的有理圆弧样条包络线F1G1是由阳转子节圆在沿阴转子节圆上滚动时，相对阴转子有理圆弧样条曲线F2G2运动所形成的轨迹的一段有理圆弧样条包络线。
这样，螺杆压缩机阴阳转子的端面齿型就完全作出来了。
本发明特别适用于高温情况下大流量的热泵用螺杆压缩机。

Claims (6)

1.一种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六段曲线首尾光滑连接而成，所述阳转子的端面的各齿型由六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有理圆弧样条曲线、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有理圆弧样条包络线、圆弧线和圆弧包络线。
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，
阴转子各齿型的齿曲线包括顺序光滑连接的：有理圆弧样条曲线A2B2、圆弧B2C2、圆弧C2D2、圆弧包络线D2E2、圆弧E2F2以及有理圆弧样条曲线F2G2；
阳转子各齿型的齿曲线包括顺序光滑连接的：有理样圆弧条包络线 A1B1、圆弧包络线B1C1、圆弧包络线C1D1、圆弧D1E1、圆弧包络线E1F1以及有理圆弧样条包络线F1G1。
3.根据权利要求2所述的一种双螺杆压缩机转子的齿型，其特征在于，所述阴转子的各齿型的齿曲线中：
有理圆弧样条曲线A2B2在起点A2处与该阴转子相邻另一齿的终点光滑连接，在终点B2处与圆弧B2C2光滑连接；
圆弧B2C2是以阴转子节圆内部的O3为圆心、半径为n1倍阴转子节圆半径的一段圆弧，n1为大于0.3、小于等于0.5的正数，圆弧B2C2在起点B2处与有理圆弧样条曲线A2B2光滑连接，在终点C2处与圆弧C2D2光滑连接；
圆弧C2D2是以阴转子节圆内部的O4为圆心、半径为n2倍阴转子节圆半径形成的一段圆弧， n2为大于0.2、小于等于0.5的正数，圆弧C2D2在起点C2处与圆弧B2C2光滑连接，在终点D2处与圆弧包络线D2E2光滑连接；
圆弧包络线D2E2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D1E1运动所形成的轨迹的一段圆弧包络线；
圆弧E2F2是以阴转子节圆内部的O5为圆心、半径为n3倍阴转子节圆半径形成的一段圆弧，n3为大于0.1、小于等于0.5的正数，圆弧E2F2在起点E2处与圆弧包络线D2E2光滑连接，在终点F2 处与有理圆弧样条曲线F2G2光滑连接；
有理圆弧样条曲线F2G2在起点F2处与圆弧包络线E2F2光滑连接，在终点G2处与该阴转子相邻另一齿的起点光滑连接。
4.根据权利要求2或3所述的一种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：
有理样圆弧条包络线A1B1是由阳转子节圆在沿阴转子节圆上滚动时，相对阴转子有理圆弧样条曲线A2B2运动所形成的轨迹的一段有理圆弧样条包络线；
圆弧包络线B1C1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B2C2运动所形成的轨迹的一段圆弧包络线；
圆弧包络线C1D1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C2D2运动所形成的轨迹的一段圆弧包络线；
圆弧D1E1是以阳转子节圆外部的O6为圆心、半径为n4倍阴转子节圆半径的一段圆弧，n4为大于0.2、小于等于0.4的正数，圆弧D1E1在起点D1处与圆弧包络线C1D1光滑连接，在终点E1处与圆弧包络线E1F1光滑连接；
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；
有理圆弧样条包络线F1G1是由阳转子节圆在沿阴转子节圆上滚动时，相对阴转子有理圆弧样条曲线F2G2运动所形成的轨迹的一段有理圆弧样条包络线。
5.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。
6.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，所述阳转子与阴转子的齿数比为4:6。
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