CN114837936B - 一种耐磨损弹性体转子泵型线及其转子泵 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐磨损弹性体转子泵型线及其转子泵，型线为轴对称结构；型线的1/4型线由齿根圆AB、共轭曲线BE、过渡曲线EH和齿顶圆HI组成，齿根圆AB通过共轭曲线BE和过渡曲线EH连接齿根圆HI，共轭曲线BE凸向转子型线的轴心，齿根圆AB、过渡曲线EH和齿顶圆HI凸向远离型线的轴心。本发明采用了阿基米德线，使得两个转子之间的速度差减小，使之减小转子之间的摩擦磨损，在高压输送工况下，与泵体内壁之间的密封效果好，保证输送压力持久稳定，降低脉动，提高工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及转子泵技术领域，尤其涉及一种耐磨损弹性体转子泵型线及其转子泵。
背景技术
转子泵是指通过转子与转子之间的啮合转动来对流体进行输送，在转子泵运行过程中，转子之间不断接触，会对转子本身造成摩擦磨损。如何减小转子之间的摩擦磨损，延长转子的寿命，因此弹性体转子泵的设计显得尤为重要。
现有技术中采用弹性体转子泵设计的转子采用摆线型、圆弧型等，当转子在压力大时，速度差值较大会影响转子的寿命，且在高压输送工况下，与泵体内壁之间的密封效果差，不能恒定，导致脉动增大，效率低下等问题。
发明内容
本发明目的在于针对现有技术所存在的不足而提供一种耐磨损弹性体转子泵型线及其转子泵的技术方案，通过齿根圆AB、共轭曲线BE、过渡曲线EH和齿顶圆HI的设计，在BC段与GH段啮合时，因其角速度相等，而齿顶圆与齿根圆的半径相差最大点，具有较大的速度差值，通过PV值计算此处的接触应力达到最大，转子在接触应力最大处时，采用了阿基米德线，由于阿基米德线的作用为等速运动，使得两个转子之间的速度差减小，因此该型线较其他型线的优点在于在压力差最大的情况下，速度差减小，使之减小转子之间的摩擦磨损，在高压输送工况下，与泵体内壁之间的密封效果好，保证输送压力持久稳定，降低脉动，提高工作效率。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种耐磨损弹性体转子泵型线，其特征在于：
型线为轴对称结构；
型线的1/4型线由齿根圆AB、共轭曲线BE、过渡曲线EH和齿顶圆HI组成，齿根圆AB通过共轭曲线BE和过渡曲线EH连接齿根圆HI，共轭曲线BE凸向型线的轴心，齿根圆AB、过渡曲线EH和齿顶圆HI凸向远离型线的轴心；通过齿根圆AB、共轭曲线BE、过渡曲线EH和齿顶圆HI的设计，在BC段与GH段啮合时，因其角速度相等，而齿顶圆与齿根圆的半径相差最大点，具有较大的速度差值，通过PV值计算此处的接触应力达到最大，转子在接触应力最大处时，采用了阿基米德线，由于阿基米德线的作用为等速运动，使得两个转子之间的速度差减小，因此该型线较其他型线的优点在于在压力差最大的情况下，速度差减小，使之减小转子之间的摩擦磨损，在高压输送工况下，与泵体内壁之间的密封效果好，保证输送压力持久稳定，降低脉动，提高工作效率。
进一步，共轭曲线BE包括第一啮合线BC、第二啮合线CD和第三啮合线DE，过渡曲线EH包括第一过渡曲线EF、第二过渡曲线FG和第三过渡曲线GH，两个型线同步旋转时，第一过渡曲线EF与第三啮合线DE相互啮合，第二过渡曲线FG与第二啮合线CD相互啮合，第三过渡曲线GH与第一啮合线BC相互啮合。
进一步，第一过渡曲线EF为渐开线，其方程为其中0<t<0.62832，通过渐开线的设置，可以使接触点上正压力始终与渐开线的基圆相切，从而减小受到的应力，进一步减小弹性体的摩擦磨损。
进一步，第三啮合线DE的方程为其中/>A为两个型线轴心之间的间距，A＝140mm。
进一步，第二过渡曲线FG为偏心圆，其方程为其中1.32645<t<1.78023。
进一步，第二啮合线CD的方程为其中/>A为两个型线轴心之间的间距，A＝140mm。
进一步，第三过渡曲线GH为阿基米德线，其方程为其中0.56515<t<1.03067，阿基米德线具有等速运动的优点，使用阿基米德线进行更好的过渡。
进一步，第一啮合线BC的方程为其中/>A为两个型线轴心之间的间距，A＝140mm。
一种转子泵，其特征在于：包括两个旋向相反的转子，转子两端设有转子本体，转子本体的端面为齿型面，齿型面采用如上述的耐磨损弹性体转子泵型线。
本发明由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：
本发明通过齿根圆AB、共轭曲线BE、过渡曲线EH和齿顶圆HI的设计，在BC段与GH段啮合时，因其角速度相等，而齿顶圆与齿根圆的半径相差最大点，具有较大的速度差值，通过PV值计算此处的接触应力达到最大，转子在接触应力最大处时，采用了阿基米德线，由于阿基米德线的作用为等速运动，使得两个转子之间的速度差减小，因此该型线较其他型线的优点在于在压力差最大的情况下，速度差减小，使之减小转子之间的摩擦磨损，在高压输送工况下，与泵体内壁之间的密封效果好，保证输送压力持久稳定，降低脉动，提高工作效率。
附图说明：
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1为本发明一种耐磨损弹性体转子泵型线及其转子泵中型线啮合时的结构示意图；
图2为本发明中转子本体的结构示意图；
图3为本发明中弹性体与转子本体之间的连接示意图；
图4为本发明中两个转子本体之间的连接示意图；
图5为本发明中两个转子之间的连接示意图；
图6为图5的主视图。
图中：1-转子本体；2-齿型面；3-弹性体；4-转子。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明书的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
如图1和图2所示，为本发明一种耐磨损弹性体转子泵型线，型线为轴对称结构。
型线的1/4型线由齿根圆AB、共轭曲线BE、过渡曲线EH和齿顶圆HI组成，齿根圆AB通过共轭曲线BE和过渡曲线EH连接齿根圆HI，共轭曲线BE凸向型线的轴心，齿根圆AB、过渡曲线EH和齿顶圆HI凸向远离型线的轴心；通过齿根圆AB、共轭曲线BE、过渡曲线EH和齿顶圆HI的设计，在BC段与GH段啮合时，因其角速度相等，而齿顶圆与齿根圆的半径相差最大点，具有较大的速度差值，通过PV值计算此处的接触应力达到最大，转子在接触应力最大处时，采用了阿基米德线，由于阿基米德线的作用为等速运动，使得两个转子之间的速度差减小，因此该型线较其他型线的优点在于在压力差最大的情况下，速度差减小，使之减小转子之间的摩擦磨损，在高压输送工况下，与泵体内壁之间的密封效果好，保证输送压力持久稳定，降低脉动，提高工作效率。
耐磨损弹性体转子泵型线的确定方法如下：
1)首先设定两个转子之间的中心距为A＝140mm，根据如下两个方程分别绘制齿根圆与齿顶圆：
齿根圆AB的方程为:其中-1.30899<t<-0.26179。
齿顶圆HI的方程为：其中0.26179<t<1.30899。
共轭曲线BE包括第一啮合线BC、第二啮合线CD和第三啮合线DE，过渡曲线EH包括第一过渡曲线EF、第二过渡曲线FG和第三过渡曲线GH，两个转子本体同步旋转时如图4所示，第一过渡曲线EF与第三啮合线DE相互啮合，第二过渡曲线FG与第二啮合线CD相互啮合，第三过渡曲线GH与第一啮合线BC相互啮合。
2)然后取齿根圆AB和齿顶圆HI的半径分别为xgh＝50mm和ygh＝90mm，确定齿顶圆HI与齿根圆AB的开角，绘制与齿顶圆HI相切的第三过渡曲线GH，因其在H点相交，所以通过在H点的坐标相等，斜率相等，从而确定第三过渡曲线GH为阿基米德线，其方程为其中0.56515<t<1.03067，阿基米德线具有等速运动的优点，使用阿基米德线进行更好的过渡。
3)接着绘制第一过渡曲线EF，第一过渡曲线EF为渐开线，确定渐开线基圆半径为70mm，
得到渐开线方程为其中0<t<0.62832，通过渐开线的设置，可以使接触点上正压力始终与渐开线的基圆相切，从而减小受到的应力，进一步减小弹性体3的摩擦磨损。
4)绘制与渐开线和阿基米德线均相切的圆，该圆为偏心圆，此圆的半径为15，圆心为(63.82，39.47)，对应第二过渡曲线FG，
第二过渡曲线FG的方程为其中1.32645<t<1.78023。
5)最后通过共轭定理将其与渐开线、阿基米德线和偏心圆啮合得出第三啮合线DE、第二啮合线CD和第一啮合线BC，其对应的方程如下所示：
第三啮合线DE的方程为其中/>A为两个转子之间的间距，A＝140mm。
第二啮合线CD的方程为其中A为两个转子之间的间距，A＝140mm。
第一啮合线BC的方程为其中/>A为两个转子之间的间距，A＝140mm。
如图3所示，转子本体1上包裹有弹性体3。
如图5和图6所示，一种转子泵，包括两个旋向相反的转子4，转子4两端设有转子本体1，转子本体1的端面为齿型面2，齿型面2采用如上述的耐磨损弹性体转子泵型线。本申请中的转子采用螺距相等的直螺杆，也可以采用变螺距的直螺杆。
以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为实现基本相同的技术效果，所作出地简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。
Claims (7)
1.一种耐磨损弹性体转子泵型线，其特征在于：
所述型线为轴对称结构；
所述型线的1/4型线由齿根圆AB、共轭曲线BE、过渡曲线EH和齿顶圆HI组成，所述齿根圆AB通过所述共轭曲线BE和所述过渡曲线EH连接所述齿根圆HI，所述共轭曲线BE凸向所述型线的轴心，所述齿根圆AB、所述过渡曲线EH和所述齿顶圆HI凸向远离所述型线的轴心；所述共轭曲线BE包括第一啮合线BC、第二啮合线CD和第三啮合线DE，所述过渡曲线EH包括第一过渡曲线EF、第二过渡曲线FG和第三过渡曲线GH，两个所述型线同步旋转时，所述第一过渡曲线EF与所述第三啮合线DE相互啮合，所述第二过渡曲线FG与所述第二啮合线CD相互啮合，所述第三过渡曲线GH与所述第一啮合线BC相互啮合；所述第三过渡曲线GH为阿基米德线，其方程为其中0.56515<t<1.03067。
2.根据权利要求1所述的一种耐磨损弹性体转子泵型线，其特征在于：所述第一过渡曲线EF为渐开线，其方程为其中0<t<0.62832。
3.根据权利要求2所述的一种耐磨损弹性体转子泵型线，其特征在于：所述第三啮合线DE的方程为其中/>A为两个型线轴心之间的间距。
4.根据权利要求1所述的一种耐磨损弹性体转子泵型线，其特征在于：所述第二过渡曲线FG为偏心圆，其方程为其中1.32645<t<1.78023。
5.根据权利要求4所述的一种耐磨损弹性体转子泵型线，其特征在于：所述第二啮合线CD的方程为其中/>A为两个型线轴心之间的间距。
6.根据权利要求1所述的一种耐磨损弹性体转子泵型线，其特征在于：所述第一啮合线BC的方程为其中/>A为两个型线轴心之间的间距。
7.一种转子泵，其特征在于：包括两个旋向相反的转子，所述转子两端设有转子本体，所述转子本体的端面为齿型面，所述齿型面采用如权利要求1～6中任一项所述的耐磨损弹性体转子泵型线。
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