CN111502984A - 一种空心内支撑螺杆转子及其加工方法 - Google Patents

一种空心内支撑螺杆转子及其加工方法 Download PDF

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李志峰
王智博
侯红玲
赵永强
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Abstract

本发明涉及一种空心内支撑螺杆转子及其加工方法，螺杆转子包括：螺旋工作段，其包括螺旋壳体和内支撑体，螺旋壳体内部形成等螺距的螺旋空腔；内支撑体连接于螺旋空腔内、且与螺旋壳体形成一体结构；螺旋壳体两端面分别通过两个固定片封堵；两个固定片上分别对应固定有输入轴和输出轴，且输入轴、输出轴、螺旋壳体及内支撑体中心线处于同一直线上。本发明螺旋工作段内部形成空腔，降低了转子质量，节省了螺杆转子的制造材料，进而降低了螺杆转子的转动惯量和制造成本，最大幅度的节约能源，由于螺旋工作段需要与其他配合螺旋工作面咬合，在其内部增加了内支撑体，保证螺旋工作段内部的支撑强度。本发明中提供的方法提供了加工效率。

Description

一种空心内支撑螺杆转子及其加工方法
技术领域
本发明涉及螺杆式空压机技术领域，更具体的说是涉及一种空心内支撑螺杆转子及其加工方法。
背景技术
螺杆空压机和螺杆泵都是利用多个平行布置并相互啮合的螺旋形转子在机壳内高速旋转，使机组内部容积发生变化，进而获取压缩空气和压缩液体。由于双螺杆空压机和双螺杆泵具有适应性强、动力脉冲冲击小、可靠性高等优点，已经成为国内外研究热点。因此如何提高螺杆空压机和螺杆泵的工作效能，降低能耗和制造成本是本行业内的努力方向。目前，现有技术中一般涉及的螺杆泵和螺杆空压机等的螺杆转子普遍采用金属实心结构，其制造工艺一般采用圆柱形毛坯，通过普通机床或者数控机床进行切削加工成型，而螺杆的最终表面采用磨削方法，其加工周期长、加工成本高。现有的实心螺杆转子的重量大，转动惯量大，材料的利用率不高。为了解决现有实心螺杆转子的缺陷，如何提供一种空心内支撑螺杆转子及其加工方法是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
为此，本发明的一个目的在于提出一种空心内支撑螺杆转子，克服了现有实心转子的缺陷。
本发明提供了一种空心内支撑螺杆转子，包括：
螺旋工作段，螺旋工作段包括螺旋壳体和内支撑体，螺旋壳体内部形成等螺距的螺旋空腔；内支撑体连接于螺旋空腔内、且与螺旋壳体形成一体结构；螺旋壳体两端面分别通过两个固定片封堵；
以及输入轴和输出轴，两个固定片上分别对应固定有输入轴和输出轴，且输入轴、输出轴、螺旋壳体及内支撑体中心线处于同一直线上。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种空心内支撑螺杆转子，螺旋工作段内部形成空腔，降低了转子质量，节省了螺杆转子的制造材料，进而降低了螺杆转子的转动惯量和制造成本，最大幅度的节约能源，由于螺旋工作段需要与其他配合螺旋工作面咬合，在其内部增加了内支撑体，保证螺旋工作段内部的支撑强度。
进一步地，内支撑体截面为星形，其长度方向形成有与螺旋壳体同向、等螺距的螺旋结构；由此增加螺旋工作段的支撑强度，进而提高空心内支撑螺杆转子的强度。
进一步地，固定片为钢板，其形状与螺旋工作段端面形状一致。钢片与螺旋工作段端面焊接。
本发明的另一个目的在于提供一种加工上述空心内支撑螺杆转子的方法，包括以下步骤：
S1、在三维软件中建模形成空心内支撑螺杆转子实体模型；然后将螺旋工作段内部抽壳，导入流场分析软件中加压分析，获得螺旋工作段内部无支撑情况下螺旋工作段外螺旋面在受压后变形最大的区域，然后根据变形区域，增加支撑，进一步进行加压分析，然后将螺旋工作段外螺旋面内部有支撑和无支撑的变形区域和变形量进行对比，通过改变内支撑体的截面面积及支撑位置，获得满足设计要求的模型；
S2、根据S1中获得的满足设计要求的模型，加工拉拔模具，拉拔模具的端面形状与带内支撑空心螺杆转子的螺纹工作段端面形状相同；
S3、采用等螺距螺旋拉拔方式形成一根带内支撑体的空心螺杆转子螺旋工作段的型材；
S4、按照螺杆转子螺纹工作段的实际长度将S3中形成的型材裁切；
S5、将S4中裁切后的螺旋工作段两端封堵固定片；
S6、将S5中封堵后的螺旋工作段两端分别焊接输入轴和输出轴，形成空心内支撑螺杆转子。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种空心内支撑螺杆转子的加工方法，通过等螺旋拉拔的方式，提高了螺杆转子的加工效率；同时螺旋工作段内部形成空腔，降低了转子质量，节省了螺杆转子的制造材料，进而降低了螺杆转子的转动惯量和制造成本，最大幅度的节约能源，由于螺旋工作段需要与其他配合螺旋工作面咬合，在其内部增加了内支撑体，保证螺旋工作段内部的支撑强度。
进一步地，S3中形成的型材单根长度依据GB/T706-2008为4～18m。
进一步地，S4中封堵固定片为焊接厚钢板，钢板形状与螺旋工作段端面形状一致。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的一种空心内支撑螺杆转子的立体图(未示出输入轴和输出轴)；
图2为本发明提供的一种空心内支撑螺杆转子的主视图(未示出输入轴和输出轴)；
图3为图2的A-A截面图；
图4为图2的B-B截面图；
图5为本发明提供的一种空心内支撑螺杆转子的内支撑体的立体图；
图中：1-螺旋壳体，2-内支撑体，3-固定片。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参见附图1-5，本发明提供了一种空心内支撑螺杆转子，包括：
螺旋工作段，螺旋工作段包括螺旋壳体1和内支撑体2，螺旋壳体1内部形成等螺距的螺旋空腔；内支撑体2连接于螺旋空腔内、且与螺旋壳体1形成一体结构；螺旋壳体1两端面分别通过两个固定片3封堵；
以及输入轴和输出轴，两个固定片3上分别对应固定有输入轴和输出轴，且输入轴、输出轴、螺旋壳体1及内支撑体2中心线处于同一直线上。
由此，本发明公开提供了一种空心内支撑螺杆转子，螺旋工作段内部形成空腔，降低了转子质量，节省了螺杆转子的制造材料，进而降低了螺杆转子的转动惯量和制造成本，最大幅度的节约能源，由于螺旋工作段需要与其他配合螺旋工作面咬合，在其内部增加了内支撑体，保证螺旋工作段内部的支撑强度。
参见附图4和5，内支撑体2截面为星形，其长度方向形成有与螺旋壳体 1同向、等螺距的螺旋结构。由此增加螺旋工作段的支撑强度，进而提高空心内支撑螺杆转子的强度。
在本发明的实施例中，固定片3为钢板，其形状与螺旋工作段端面形状一致。钢片与螺旋工作段端面采用焊接方式封堵。
本发明还提供了一种加工空心内支撑螺杆转子的方法，包括以下步骤：
S1、在三维软件中建模形成空心内支撑螺杆转子实体模型；然后将螺旋工作段内部抽壳，导入流场分析软件中加压分析，获得螺旋工作段内部无支撑情况下螺旋工作段外螺旋面在受压后变形最大的区域，然后根据变形区域，增加支撑，进一步进行加压分析，然后将螺旋工作段外螺旋面内部有支撑和无支撑的变形区域和变形量进行对比，通过改变内支撑体的截面面积及支撑位置，获得满足设计要求的模型；
S2、根据S1中获得的满足设计要求的模型，加工拉拔模具，拉拔模具的端面形状与带内支撑空心螺杆转子的螺纹工作段端面形状相同；
S3、采用等螺距螺旋拉拔方式形成一根带内支撑体的空心螺杆转子螺旋工作段的型材；
S4、按照螺杆转子螺纹工作段的实际长度将S3中形成的型材裁切；
S5、将S4中裁切后的螺旋工作段两端封堵固定片；
S6、将S5中封堵后的螺旋工作段两端分别焊接输入轴和输出轴，形成空心内支撑螺杆转子。
由此，本发明公开提供了一种空心内支撑螺杆转子的加工方法，通过等螺旋拉拔的方式，提高了螺杆转子的加工效率；同时螺旋工作段内部形成空腔，降低了转子质量，节省了螺杆转子的制造材料，进而降低了螺杆转子的转动惯量和制造成本，最大幅度的节约能源，由于螺旋工作段需要与其他配合螺旋工作面咬合，在其内部增加了内支撑体，保证螺旋工作段内部的支撑强度。
有利的是，S3中形成的型材单根长度S3中形成的型材单根长度为 4～18m；参照型材国家标准GB/T706-2008制造。
其中，S4中封堵固定片为焊接厚钢板，钢板形状与螺旋工作段端面形状一致。
上述方法S1中，第一步：将设计的实心螺杆转子的实体模型从一侧轴端进行抽壳，形成等壁厚的空心螺杆转子的开口三维模型，再将开口处用实体建模的方式进行填充，形成空心螺杆转子模型；
第二步：将空心螺杆转子模型放入流场分析软件中进行加压分析，得到空心螺杆转子的外螺旋面在受压后变形最大的区域；
第三步：在第一步得到的开口三维模型的基础上，在螺杆转子空心螺旋段内部加发散型支撑杆，支撑杆同起始于螺杆转子的轴心位置，支撑杆的外侧连接在第二步对应的变形最大区域；
第四步：将第三步得到的加了支撑杆的空心螺杆转子导入流场分析软件，重复第二步过程，找到新的变形最大区域，并与第二步的仿真结果进行对比；
第五步：根据第四步分析结果，改变支撑杆的截面面积，支撑位置，重复第二步、第三步、第四步，最终得到带内支撑螺杆转子在流场加压之后变形量满足工业要求的模型。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (6)

1.一种空心内支撑螺杆转子，其特征在于，包括：
螺旋工作段，所述螺旋工作段包括螺旋壳体(1)和内支撑体(2)，所述螺旋壳体(1)内部形成等螺距的螺旋空腔；所述内支撑体(2)连接于所述螺旋空腔内、且与所述螺旋壳体(1)形成一体结构；所述螺旋壳体(1)两端面分别通过两个固定片(3)封堵；
以及输入轴和输出轴，两个所述固定片(3)上分别对应固定有所述输入轴和所述输出轴，且所述输入轴、所述输出轴、所述螺旋壳体(1)及所述内支撑体(2)中心线处于同一直线上。
2.根据权利要求1所述的一种空心内支撑螺杆转子，其特征在于，所述内支撑体(2)截面为星形，其长度方向形成有与所述螺旋壳体(1)同向、等螺距的螺旋结构。
3.根据权利要求1所述的一种空心内支撑螺杆转子，其特征在于，所述固定片(3)为钢板，其形状与所述螺旋工作段端面形状一致。
4.一种加工权利要求1-3任一项所述的空心内支撑螺杆转子的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、在三维软件中建模形成空心内支撑螺杆转子实体模型；然后将螺旋工作段内部抽壳，导入流场分析软件中加压分析，获得螺旋工作段内部无支撑情况下螺旋工作段外螺旋面在受压后变形最大的区域，然后根据变形区域，增加支撑，进一步进行加压分析，然后将螺旋工作段外螺旋面内部有支撑和无支撑的变形区域和变形量进行对比，通过改变内支撑体的截面面积及支撑位置，获得满足设计要求的模型；
S2、根据S1中获得的满足设计要求的实体模型，加工拉拔模具，拉拔模具的端面形状与带内支撑空心螺杆转子的螺纹工作段端面形状相同；
S3、采用等螺距螺旋拉拔方式形成一根带内支撑体的空心螺杆转子螺旋工作段的型材；
S4、按照螺杆转子螺纹工作段的实际长度将S3中形成的型材裁切；
S5、将S4中裁切后的螺旋工作段两端封堵固定片；
S6、将S5中封堵后的螺旋工作段两端分别焊接输入轴和输出轴，形成空心内支撑螺杆转子。
5.根据权利要求4所述的一种加工空心内支撑螺杆转子的方法，其特征在于，所述S3中形成的型材单根长度依据GB/T706-2008为4～18m。
6.根据权利要求4所述的一种加工空心内支撑螺杆转子的方法，其特征在于，S4中封堵固定片为焊接厚钢板，钢板形状与螺旋工作段端面形状一致。
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