CN110454387A - 一种双螺杆压缩机转子型线的修改方法 - Google Patents

一种双螺杆压缩机转子型线的修改方法 Download PDF

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葛荣雨
罗美娟
台未恒
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Abstract

本发明提供了一种双螺杆压缩机转子型线的修改方法。使用三次B样条曲线描述和修改转子型线，该方法包括以下步骤：接收要修改的双螺杆压缩机阴转子或阳转子型线，提取转子型线坐标点；采用规范积累弦长参数化方法对转子啮合线坐标点进行节点向量参数化；结合三次B样条函数方程和首末端点切矢条件反求出转子型线控制点；利用节点向量和反求出的控制点，代入三次B样条曲线方程表达出转子型线；通过调整三次B样条曲线的控制点来局部调整转子型线，观测相应的转子型线变化。通过本发明，提供了一条修改双螺杆压缩机转子型线的高效方法，避免了以往转子型线不能局部修改的弊端，进而使得螺杆压缩机转子型线的设计更加简单和精准。

Description

一种双螺杆压缩机转子型线的修改方法
技术领域
本发明涉及压缩机技术领域，具体涉及一种双螺杆压缩机转子型线的修改方法
技术背景
双螺杆压缩机的性能优劣与转子型线密切相关，转子型线的修改是转子型线设计过程中必不可少的步骤。目前，在转子型线的设计时，需要计算每个转子齿形曲线的方程式，若要获得一条完整的性能较好的螺杆转子型线通常需要经历反复修改与验证，整个设计过程十分繁杂，使得转子型线的修改和设计困难而且复杂，从而导致螺杆压缩机的设计和生产周期过长，降低了生产效率以及造成资源的浪费。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种双螺杆压缩机转子型线的修改方法，以解决螺杆压缩机转子型线的修改和设计困难的问题。
为了实现上述目的，本发明提供了一种双螺杆压缩机转子型线修改方法，包括以下步骤：
步骤1、接收要修改的双螺杆压缩机阴转子或阳转子型线，提取若干阴转子或阳转子型线的坐标点；
步骤2、采用规范积累弦长参数化方法对转子型线坐标点进行参数化；
步骤3、结合三次B样条函数方程反求出转子型线的全部控制点；
步骤4、将得到的控制点以及参数化后的节点向量代入三次B样条函数表达式，利用节点向量和反求出的控制点使用三次B样条曲线表达出双螺杆压缩机转子型线；
步骤5、通过调整三次B样条曲线的控制点来局部调整转子型线，观测相应的转子型线变化，从而调整相应的几何参数。
进一步地，接收要修改的转子型线后，需要提取若干转子型线的坐标点，提取的转子型线上的坐标点越多，则反求出的三次B样条曲线越接近原始型线，其中主要的坐标点包括转子型线的首末端点、型线的最高点和最低点以及型线的最左侧端点和最右侧端点，型线上的每个坐标点只能取一次。
进一步地，所述步骤2具体包括以下步骤：
步骤2.1、转子型线为开曲线，取四重节点端点的固支条件，又取规范定义域，于是有u0＝u1＝u2＝u3＝0，un+1＝un+2＝un+3＝un+4＝1；
步骤2.2、对转子型线坐标点采用规范积累弦长参数化方法进行节点向量参数化，规范积累弦长参数化的表达式为：
其中为弦线矢量；q为转子型线的坐标点。
进一步地，所述步骤3具体包括以下步骤：
步骤3.1、结合三次B样条函数方程和首末端点切矢条件反求出转子型线控制点，三次B样条函数的表达式为：
其中：dj为控制顶点。u为节点矢量；
步骤3.2、将节点值u依次代入方程，应满足插值条件
步骤3.3、上述方程组改写成如下矩阵形式
其中
q-1＝qn-1
其中Δi＝ui+1-ui；
步骤3.4、由切矢条件给出首末端点的附加方程
其中和分别为给定的首末数据点q0和qn-2处的切矢，即首末端点切矢；
解方程即可求出全部的未知控制点；
进一步地，所述步骤5具体为：
步骤5.1、首先确实要修改的转子型线的部分，然后找出要修改的型线部分的控制点；
步骤5.2、通过调整要修改部分型线的控制点的坐标，将修改后的控制点再代回到三次B样条曲线函数方程，观测相应的转子型线变化，从而调整相应的几何参数。
本发明使用三次B样条曲线来描述和修改转子型线，首先接收要修改的螺杆压缩机阴转子或阳转子型线，然后对转子型线坐标点进行节点向量参数化，再结合三次B样条函数方程和首末端点条件反求出转子型线控制点，最后利用节点向量和反求出的控制点使用三次B样条曲线表达出转子型线，通过调节三次B 样条曲线的控制点来局部调整转子型线，观测相应的转子型线变化。通过本发明，提供了一条修改螺杆压缩机转子型线的高效方法，避免了以往转子型线不能局部修改的弊端，进而使得螺杆压缩机转子型线的设计更加简单和精准。
附图说明
图1为实施例的双螺杆压缩机转子型线修改流程图；
图2为双螺杆压缩机阳转子齿形图；
图3为提取转子型线上的坐标点图；
图4为反求出的控制点图形；
图5为转子型线的三次B样条曲线描述图；
图6为转子型线修改部分控制点后的三次B样条曲线图和局部放大图，其中1为原始型线，2为修改后的型线；
图7为转子型线修改全部控制点后的三次B样条曲线图，其中1为原始型线，2为修改后的型线。
具体实施方式
下面通过实施例，并参考附图，对本发明的技术方案进一步具体说明，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1是根据本发明第一实施例的双螺杆压缩机转子型线的修改方法流程图，如图1所示，该方法包括如下的步骤101至步骤105：
步骤101、接收要修改的双螺杆压缩机阴转子或阳转子型线，提取若干阴转子或阳转子型线的坐标点；
步骤102、采用规范积累弦长参数化方法对转子型线坐标点进行参数化；
步骤103、结合三次B样条函数方程和边界条件反求出转子型线的全部控制点；
步骤104、将得到的控制点以及参数化后的节点向量代入三次B样条函数表达式，利用节点向量和反求出的控制点使用三次B样条曲线表达出双螺杆压缩机转子型线；
步骤105、通过调整三次B样条曲线的控制点来局部调整转子型线，观测相应的转子型线变化，从而调整相应的几何参数。
在该实施例中，如图2和图3所示，接收要修改的转子型线后，提取若干转子型线的坐标点，提取的转子型线上的坐标点越多，则反求出的三次B样条曲线越接近原始型线，其中主要的坐标点包括转子型线的首末端点、型线的最高点和最低点以及型线的最左侧端点和最右侧端点，型线上的每个坐标点只能取一次。
进一步地，所述步骤102具体包括以下步骤：
步骤102.1、转子型线为开曲线，取四重节点端点的固支条件，又取规范定义域，于是有u0＝u1＝u2＝u3＝0，un+1＝un+2＝un+3＝un+4＝1；
步骤102.2、对转子型线坐标点采用规范积累弦长参数化方法进行节点向量参数化，规范积累弦长参数化的表达式为：
其中Δqi-1＝qi-qi-1为弦线矢量；q为转子型线的坐标点。
进一步地，所述步骤103具体包括以下步骤：
步骤103.1、结合三次B样条函数方程和首末端点切矢条件反求出转子型线控制点，三次B样条函数的表达式为：
其中：dj为控制顶点。u为节点矢量；
步骤103.2、将节点值u依次代入方程，应满足插值条件
步骤103.3、上述方程组改写成如下矩阵形式
其中，
q-1＝qn-1
其中Δi＝ui+1-ui；
步骤103.4、由切矢条件给出首末端点的附加方程
其中和分别为给定的首末数据点q0和qn-2处的切矢，即首末端点切矢；
解方程即可求出全部的未知控制点，控制点如图4所示。
如图5所示，将得到的控制点以及参数化后的节点向量代入三次B样条函数表达式，利用节点向量和反求出的控制点使用三次B样条曲线表达出双螺杆压缩机转子型线；
进一步地，所述步骤105具体为：
步骤105.1、首先找到要修改的转子型线的部分，然后找出要修改的型线部分的控制点；
步骤105.2、通过调整要修改部分型线的控制点的坐标，将修改后的控制点再代回到三次B样条曲线函数方程，观测相应的转子型线变化，从而调整相应的几何参数。如图6所示为修改部分控制点后的转子型线图形，如图7所示为修改全部控制点后的转子型线图形。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (5)

1.一种双螺杆压缩机转子型线的修改方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、接收要修改的双螺杆压缩机阴转子或阳转子型线，提取若干阴转子或阳转子型线的坐标点；
步骤2、采用规范积累弦长参数化方法对转子型线坐标点进行参数化；
步骤3、结合三次B样条函数方程和边界条件反求转子型线的全部控制点；
步骤4、将得到的控制点以及参数化后的节点向量代入三次B样条函数表达式，利用节点向量和反求出的控制点使用三次B样条曲线表达出双螺杆压缩机转子型线；
步骤5、通过调整三次B样条曲线的控制点来局部调整转子型线，观测相应的转子型线变化，从而调整相应的几何参数。
2.根据权利要求1所述的双螺杆压缩机转子型线修改方法，其特征在于，接收要优化的转子型线后，提取若干转子型线的坐标点，提取的转子型线上的坐标点越多，则反求出的三次B样条曲线越接近原始型线，其中主要的坐标点包括转子型线的首末端点、型线的最高点和最低点以及型线的最左侧端点和最右侧端点，型线上的每个坐标点只能取一次。
3.根据权利要求1所述的双螺杆压缩机转子型线修改方法，其特征在于，所述步骤2具体包括以下步骤：
步骤2.1、转子型线为开曲线，取四重节点端点的固支条件，又取规范定义域，于是有u0＝u1＝u2＝u3＝0，un+1＝un+2＝un+3＝un+4＝1；
步骤2.2、对转子型线坐标点采用规范积累弦长参数化方法进行节点向量参数化，规范积累弦长参数化的表达式为：
其中u为节点矢量，Δqi-1＝qi-qi-1为弦线矢量，q为转子型线的坐标点。
4.根据权利要求1所述的双螺杆压缩机转子型线修改方法，其特征在于，所述步骤3具体包括以下步骤：
步骤3.1、结合三次B样条函数方程和首末端点切矢条件反求出转子型线控制点，三次B样条函数的表达式为：
其中：dj为控制顶点。u为节点矢量；
步骤3.2、将节点值u依次代入方程，应满足插值条件
步骤3.3、上述方程组改写成如下矩阵形式
其中
q-1＝qn-1
其中Δi＝ui+1-ui；
步骤3.4、由切矢条件给出首末端点的附加方程
b1＝1,c1＝a1＝0,
cn-1＝an-1＝0,bn-1＝1,
其中和分别为给定的首末数据点q0和qn-2处的切矢，即首末端点切矢；
解方程即可求出全部的未知控制点。
5.根据权利要求1所述的双螺杆压缩机转子型线修改方法，其特征在于，所述步骤5具体为：
步骤5.1、首先确实要修改的转子型线的部分，然后找出要修改的型线部分的控制点；
步骤5.2、通过调整要修改部分型线的控制点的坐标，将修改后的控制点再代回到三次B样条曲线函数方程，观测相应的转子型线变化，从而调整相应的几何参数。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111260724A (zh) * 2020-01-07 2020-06-09 王伟佳 一种基于周期b样条的实例分割方法
CN113586449A (zh) * 2021-08-25 2021-11-02 西安交通大学 一种变转子型线双螺杆压缩机转子及设计方法

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