CN1304757C

CN1304757C - 一种短密封线齿形的螺杆

Info

Publication number: CN1304757C
Application number: CNB2003101094012A
Authority: CN
Inventors: 陈行; 金波
Original assignee: Zhejiang University ZJU
Current assignee: Zhejiang University ZJU
Priority date: 2003-12-10
Filing date: 2003-12-10
Publication date: 2007-03-14
Anticipated expiration: 2023-12-10
Also published as: CN1546864A

Abstract

本发明公开了一种短密封线齿形的螺杆。其螺杆径向截面的形状，齿顶圆曲线为圆弧线，齿顶圆相反一侧的齿根圆曲线为圆弧线，齿顶圆弧线一端点和齿根圆弧线一端点间由延长摆线组成；齿根圆弧线另一端点和齿顶圆弧线另一端点之间依次由圆弧线，渐开线和另一圆弧线组成，螺杆轴向齿形的长度大于两个螺距的长度。仅需一个螺距可自成密封腔，结构紧凑，刚度提高；由于密封线较短，故密封性能好，输出压力大，效率高，噪声小；本发明不仅可用于单头螺杆，也可用于双头及多头螺杆，以形成三螺杆及多螺杆泵。

Description

一种短密封线齿形的螺杆

技术领域

本发明涉及双螺杆泵的螺杆，尤其涉及一种短密封线齿形的螺杆。

背景技术

现有的双螺杆泵螺杆的齿形有摆线齿形，阿基米德螺旋线齿形，圆弧齿形和渐开线齿形等，虽然这些齿形都能实现完全密封，但其密封线长度过长，以至于影响泵的整体性能，如效率，压力等。

发明内容

本发明的目的是提供既能实现完全密封，密封线长度又较短的一种短密封线齿形的螺杆。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：其螺杆径向截面的形状，齿顶圆曲线为圆弧线，齿顶圆相反一侧的齿根圆曲线为圆弧线，齿顶圆弧线一端点和齿根圆弧线一端点间由延长摆线组成；齿根圆弧线另一端点和齿顶圆弧线另一端点之间依次由圆弧线，渐开线和另一圆弧线组成，螺杆轴向齿形的长度大于两个螺距的长度。

本发明具有的优点是：

1)仅需一个螺距可自成密封腔，结构紧凑，刚度提高；

2)由于密封线较短，故密封性能好，输出压力大，效率高，噪声小；

3)本发明不仅可用于单头螺杆，也可用于双头及多头螺杆，以形成三螺杆及多螺杆泵。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的径向截面图；

图3是两个螺杆作纯滚动时啮合状态图；

图4是两个螺杆作纯滚动时啮合曲线图；

图5是两个螺杆作纯滚动时啮合曲线的侧视图。

具体实施方式

如图1、图2所示，本发明的螺杆径向截面的形状，齿顶圆曲线为圆弧线af，齿顶圆相反一侧的齿根圆曲线为圆弧线bc，齿顶圆弧线af一端a点和齿根圆弧线bc一端b点间由延长摆线ab组成；齿根圆弧线bc另一端c点和齿顶圆弧线af另一端f点之间依次由圆弧线cd，渐开线de和另一圆弧线ef组成，螺杆轴向齿形的长度大于两个螺距的长度。螺杆的头数n≥1。

各段齿形曲线形成的方式如下：

1)延长摆线ab的形成：

x＝Rsin 2ψ-2R₀sinψ

y＝2R₀cosψ-Rcos2ψ

ρ = \sqrt{x^{2} + y^{2}}

β = \arccos \frac{ρ^{2} + 4 {R_{0}}^{2} - R^{2}}{4 R_{0} ρ}

ψ = \arccos \frac{4 {R_{0}}^{2} + R^{2} - ρ^{2}}{4 R_{0} R}

＝β-ψ

式中：x、y——齿廓上任一点的直角坐标

ρ、——齿廓上任一点的极坐标的矢径和转角

R、r、R₀——齿顶圆、齿根圆和节圆半径

ψ——第二螺杆8的节圆相对于第一螺杆7的节圆的转角

β——极径与两螺杆中心连线的夹角

2)齿顶圆弧线af的形成：

ρ＝R

3)齿根圆弧线bc的形成：

ρ＝r

4)圆弧线cd的形成：

x²+(y-R₀)²＝(R₀-r)²

5)渐开线de的形成：

tg \cos^{- 1} \frac{r}{\sqrt{r^{2} + {(\sqrt{{R_{0}}^{2} - r^{2}} + R_{0} - r)}^{2}}} - \cos^{- 1} \frac{r}{\sqrt{r^{2} + {(\sqrt{{R_{0}}^{2} - r^{2}} + R_{0} - r)}^{2}}}

- tg \cos^{- 1} \frac{r}{\sqrt{r^{2} + {(\sqrt{{R_{0}}^{2} - r^{2}} - R_{0} + r)}^{2}}} + \cos^{- 1} \frac{r}{\sqrt{r^{2} + {(\sqrt{{R_{0}}^{2} - r^{2}} - R_{0} + r)}^{2}}}

式中：α——渐开线de的压力角

6)圆弧线ef的形成：

(x+R₀sinθ)²+(y-R₀cosθ)²＝(R₀-r)²

γ＝γ′

两螺杆对应的啮合关系如图3所示：

第二螺杆8齿顶圆af对应的啮合曲线是第一螺杆7的齿根圆bc，第二螺杆8点a对应于第一螺杆7的延长摆线ab，第二螺杆8齿根圆bc对应于第一螺杆7的齿顶圆af，第二螺杆8渐开线de对应于第一螺杆7的渐开线ed，第二螺杆8圆弧ef对应于第一螺杆7的圆弧cd，反过来也一样。

当两螺杆相对滚动时，第二螺杆8就会在第一螺杆7上形成空间啮合曲线1-2-3-4-5-6，如图4、图5所示。

同样，第一螺杆7也会在第二螺杆8上形成相应的啮合曲线。由于转动是连续的，两条啮合曲线阻断了泵的输入腔和输出腔，且不断地向前推进，从而产生压力流体。

上述一对啮合曲线的形成需要一个螺距长度。为了使输入腔和输出腔在整个运行过程中始终隔离，在一对啮合曲线中断前，必须形成另一对啮合曲线，因此，整个螺杆的长度应大于两个螺距。

Claims

1.一种短密封线齿形的螺杆，其螺杆径向截面的形状，齿顶圆曲线为圆弧线(af)，齿顶圆相反一侧的齿根圆曲线为圆弧线(bc)，齿顶圆弧线(af)一端(a)点和齿根圆弧线(bc)一端(b)点间由延长摆线(ab)组成；螺杆轴向齿形的长度大于两个螺距的长度；其特征在于：齿根圆弧线(bc)另一端(c)点和齿顶圆弧线(af)另一端(f)点之间依次由圆弧线(cd)，渐开线(de)和另一圆弧线(ef)组成。

2.根据权利要求1所述的一种短密封线齿形的螺杆，其特征在于：各段齿形曲线形成的方式如下：

1)延长摆线(ab)的形成：

x＝Rsin2ψ-2R₀sinψ

y＝2R₀cosψ-Rcos2ψ

ρ = \sqrt{x^{2} + y^{2}}

β = \arccos \frac{ρ^{2} + 4 {R_{0}}^{2} - R^{2}}{{4 R}_{0} ρ}

ψ = \arccos \frac{{4 R}_{0}^{2} + R^{2} - ρ^{2}}{4 R_{0} R}

＝β-ψ

式中：x、y——齿廓上任一点的直角坐标

ρ、——齿廓上任一点的极坐标的矢径和转角

R、r、R₀——齿顶圆、齿根圆和节圆半径

ψ——第二螺杆的节圆相对于第一螺杆的节圆的转角

β——极径与两螺杆中心连线的夹角

2)齿顶圆弧线(af)的形成：

ρ＝R

3)齿根圆弧线(bc)的形成：

ρ＝r

4)圆弧线(cd)的形成：

x²+(y-R₀)²U＝(R₀-r)²

5)渐开线(de)的形成：

{tg \cos}^{- 1} \frac{r}{\sqrt{r^{2} + {(\sqrt{{R_{0}}^{2} - r^{2}} + R_{0} - r)}^{2}}} - \cos^{- 1} \frac{r}{\sqrt{r^{2} + {(\sqrt{{R_{0}}^{2} - r^{2}} + R_{0} - r)}^{2}}}

{- tg \cos}^{- 1} \frac{r}{\sqrt{r^{2} + {(\sqrt{{R_{0}}^{2} - r^{2}} - R_{0} + r)}^{2}}} + \cos^{- 1} \frac{r}{\sqrt{r^{2} + {(\sqrt{{R_{0}}^{2} - r^{2}} - R_{0} + r)}^{2}}}

式中：α——渐开线de的压力角

6)圆弧线(ef)的形成：

(x+R₀sinθ)²+(y-R₀cosθ)²＝(R₀-r)²

γ＝γ′