CN1064639A - 涡旋盘的研合装置 - Google Patents

Abstract

一种运用涡旋式流体机械中涡旋盘的啮合原理 对预加工成型的涡旋盘进行光整加工的研合装置。 把成对的涡旋定盘和动盘分别安装在该装置的两根 平行安置的旋转轴端上，两轴间按相对位置要求调整 其偏心距、轴向位置及圆周相位，两盘中投放适量研 磨料，经装置传动两轴进行同步旋转，两涡旋盘间实 行机械控制下的综合弹性研合。经涡旋盘啮合点相 对滑动，在研磨料作用下，把两盘涡旋体的顶面与底 面、内外侧棱及顶面棱角与底部的过度圆角之间消除 其凸起部分的一种新工艺装置。

Description

本发明涉及的是涡旋式流体机械，以及制造这种机械关键部件涡旋盘的精加工方法和实现该加工方法的装置。

众所周知，涡旋式流体机械的典型结构涡旋压缩机，如制冷压缩机、空气压缩机、真空泵、液体压力泵等领域正在广泛的研究中，目前仅开发部分涡旋式制冷压缩机应用在空调器上投放市场。

涡旋压缩机属于变容积的一种流体机械，就其工作原理，参照图1至图3，图中所示，为两个形状相同的渐开线涡旋体和端盖组成定涡旋盘和动涡旋盘，动涡旋盘在一定的偏心半径上与定涡旋盘相位相差180°移动，两盘相啮合过程形成月牙形的容积腔11、12，如图2所示，该容积腔在流体机械运动过程中，从外圈向中心移动逐步缩小而产生压缩过程。因此，正如图3所示，月牙形容积腔的上、下底面32与涡旋体的顶面33之间，月牙形两端的涡旋体内、外侧棱31之间，均需在相对滑动过程中始终保持良好的配合，同时，涡旋体顶面尖角与底部加工过渡园角之间34也要求相互保持吻合。只有这样方能保证容积腔保持空间密封。由此可见，配合精度要求很高，通常需要μm级的配合间隙。

加工涡旋盘的渐开线涡旋体，分为成形加工和光整加工两个步骤：

成形加工是根据渐开线生成原理，用展成方法，在自行设计的专用机床上进行切削加工，使涡旋盘达到宏观几何精度。但是，要使容积腔的上下平面与涡旋体的顶面之间，涡旋体的内外侧棱之间，以及涡旋体的顶面尖角与底部的过渡园角之间均达到始终良好的配合，保持均匀的μm级配合间隙，则必须进行光整加工，通过空间综合弹性研合方法来获得微观配合精度。

涡旋盘的研合加工方法及其装置，是一种对成形预加工的涡旋盘进行精加工的工艺及工艺手段。

首先，根据涡旋式流体机械的涡旋盘均为成对使用这一特点，用组合方法，通过检测，进行配对研合。

涡旋式流体机械的运转过程中，定涡旋盘与电动机定子保持相对固定，动涡旋盘在电动机转子的带动下通过偏心轴拔动，绕偏心半径移动，两盘渐开线内外表面上相对应侧棱（即渐开线涡旋体的涡旋面母线）相啮合，该侧棱的啮合线从涡旋体的外圈向中心逐步配合过程。实际上，两个涡旋盘之间无相对转动，两盘的瞬时配合点在机械运转过程中始终保持不变，根据这种运动原理来设计研合装置。

涡旋式流体机械的动涡旋盘通过一个联接机构，如十字环之类来防止其转动，但又可以绕偏心半径移动，使两盘渐开线涡线表面呈柔性配合。而研合装置，把定涡旋盘旋转，同时，使动涡旋盘与定涡旋盘同步旋转，这样，不需要另设联接机构，两盘各自绕其本身的轴心线同步旋转，其接触点与流体机械运转时配合点一致，使研合装置的运转过程两盘接触点呈刚性接触，在研磨料的作用下实现研磨的目的。

参照图4，其中轴Ⅴ和轴Ⅵ是两根相互平行的主轴，在轴的内端安装动涡旋盘7及定涡旋盘8，各自的渐开线基园中心与安装主轴的回转轴心重合，轴Ⅴ和轴Ⅵ在轴Ⅳ的转动传递下同步旋转。轴Ⅵ与主轴头一起可以轴向移动，调整两盘轴向距离，如图8所示，轴Ⅴ通过丝杆15的拧动下实现两盘径向调整，即两盘偏心距离。当轴Ⅴ和轴Ⅵ调整至一定位置时，既可进行综合研合。以上轴Ⅴ和轴Ⅵ的旋转，称为自转。

从图4和图8可以看出，自转轴Ⅴ的传动是由电动机1-Ⅰ轴-Ⅱ轴-Ⅳ轴-Ⅶ轴-Ⅷ-Ⅴ轴实现的;自转轴Ⅵ的传动是电动机1-Ⅰ轴-Ⅱ轴-Ⅳ轴-Ⅸ轴-Ⅵ轴完成的。两轴自转通过挂轮2、3进行变速。

再参照图4所示，其中Ⅲ轴支撑着回转头6，Ⅲ轴在齿轮4的带动下使回转头6旋转，把自转轴Ⅴ和Ⅵ绕轴Ⅲ旋转，称为公转。公转的目的是使研磨料能均匀地分布在各处的研点上。

本发明除了上述传动原理及装置外，还具备以下结构特点：

（1）参照图5所示，自转轴Ⅴ可以相对于自转轴Ⅵ平行移动，进行偏心距e的调整。

e≈r＝ (p-zt)/2 。

式中：e-调整的偏心距离。

r-涡旋式流体机械动涡旋盘移动的回转半径。

p-涡旋体节距。

t-涡旋体厚度。

如果研磨料颗粒大于0.01时，可以减少e值进行研合来保证两盘涡旋体之间的配合间隙。如图6所示，在e的调整丝杆支撑处安置有弹性元件62，使渐开线涡旋面在一定的压力下进行研磨。同时设有限位机构（未示出）来控制其研磨量。

（2）如图4和图8所示，轴Ⅶ和轴Ⅷ与自转传动轴Ⅳ之间组成空间直角交叉传动。使自转轴Ⅴ在调整偏心距e的平行移时，齿轮84与83呈轴向滑移，保持其啮合间隙不变，从而保证两盘之间调整偏心距e的过程中，相位角始终保持不变。

（3）如图4和图7所示，自转轴Ⅵ能进行轴向调整，移动轴Ⅵ相对于轴Ⅴ的轴向距离，一方面装卸涡旋盘用，另一方面使涡旋盘的涡旋体顶面与配偶件的底面得到研合位置。同时，在主轴的滑套23内安置有弹性元件22，保证研合时工件表面为弹性接触，保持一定的压力下研磨。另外，还可以避勉过压现象。同样，也设置有限位机构（未示出）来控制轴向啮合位置。

上述研合方法进行的光整加工，实质上是涡旋盘月牙形容积腔的各啮合点在装置的运转过程中进行研合的。是空间多维综合研磨加工过程，本发明保证了该加工方法的实现。

附图的简要说明：

图1至图3表示涡旋式流体机械容积腔的形状，以及容积腔在工作运转过程中的变化和各配合面的啮合情况。其中图1是容积腔的端面形状的横截面，图中11为最里圈排气腔，12为第二圈压缩腔形状。图2是月牙形容积腔在压缩过程的变化情况，图中表示出0°→90°→270^A→0^A旋转角的容积腔形状。图3是沿Ⅹ轴的剖面图，表示出两个涡旋盘的配合点。

图4是本发明的传动系统图。

本装置的传动，由两条传动链组成，电动机1通过皮带及蜗轮蜗杆付传至Ⅰ轴，一条经过齿轮9、4使公转轴Ⅲ旋转，带动回转头6及自转轴Ⅴ和Ⅵ绕Ⅲ轴实现公转。另一条是轴Ⅰ的旋转经过变速挂轮2、3传至Ⅱ轴，Ⅱ轴套在Ⅲ轴的中间，Ⅱ轴的旋转传到Ⅳ轴。Ⅳ轴的一端通过平行轴Ⅸ上的中间隋齿轮传至Ⅵ轴实现自转。轴Ⅳ的另一端，如图8所示，通过空间交叉轴Ⅶ和Ⅷ传至自转轴Ⅴ，使Ⅴ轴和Ⅵ轴各绕自身的轴心进行同转速、同方向、同时转动，即同步旋转。

图5是涡旋盘安装在研合装置上，调整偏心距e和轴向位置，同时表示其在装置上自转n1和公转n2。

图6是径向调整机构，从图上可以看出，调整丝杆15拧动，带动自转主轴头上的螺母64移动，使轴Ⅴ实现径向e的调整。同时通过弹性元件62，使工件在研合过程中进行弹性接触，保证既产生研磨压力，又会有让力的作用。

图7是轴向弹性元件22。

图8是空间交叉轴机构，正如图中所示的，轴Ⅳ的旋转经伞齿轮81、82传至轴Ⅶ，轴Ⅷ的旋转是通过齿轮83，84的传动来达到，而轴Ⅷ装在自转主轴头上与轴Ⅴ上齿轮85、86是90°空间螺旋齿轮付传动，当主轴头移动时，是84齿轮沿83齿轮轴向移动，83，84均为直齿轮，使调整e的过程中，轴V对轴Ⅵ的相位不变。

Claims (6)

1、涡旋盘的研合法特征是改变单件涡旋盘的加工精度为配对涡旋盘之间的配合精度。应用定涡旋盘和动涡旋盘在运转过程的啮合原理，配对进行空间多维的同时研配过程，“两盘”的研合点与实际使用时配合点相一致的一种新工艺。

2、定涡旋盘和动涡旋盘分别安装在本发明装置的两根互为平行的转动轴端上，使“两盘”在啮合位置，各自利用装置的同步旋转，并刚性的保持相对位置来实现研合。用本装置的传动副代替动涡旋盘运动传动副，保护动涡盘非研合部位的原有加工精度。

3、互为平行安置的两根传动轴之间能够进行轴向距离和平行方向即径向距离相对位置的调整。同时在调整机构中安置有弹性元件，使研合时研磨点呈弹性接触，保持一定的压力进行研磨，而且能避免过压倒致刮伤现象。弹性元件采用O型橡胶密封圈。

4、两根互为平行的主轴，各自绕其轴心进行同步自转，同时还可以绕其垂直方向为轴心的公转，从而保证研磨料均匀地分布在各研点上，同时研磨料在研合过程中保持循环流动，保证研合的均匀。

5、本装置的自转和公转各自独立的传动链，自转可以通过挂轮变速来适应粗研和精研的要求。

6、自转轴的平行距离调整是通过直角空间交叉传动机构，在调整偏心距离的过程中，交叉轴上直齿轮付轴向移动，使之自转传动的齿轮啮合间隙不变来保持涡旋体啮合切向相位不变。

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