CN2397284Y

CN2397284Y - 双螺杆压缩机螺杆转子新齿形

Info

Publication number: CN2397284Y
Application number: CN99218031U
Authority: CN
Inventors: 刘健; 王志强; 肖大准; 刘殿铭
Original assignee: Dalian Refrigeration Co ltd; Dalian University of Technology
Current assignee: Dalian Refrigeration Co ltd; Dalian University of Technology
Priority date: 1999-07-16
Filing date: 1999-07-16
Publication date: 2000-09-20
Anticipated expiration: 2009-07-16

Abstract

本实用新型属于双螺杆压缩机螺杆转子齿形。螺杆转子新齿形以圆弧和点生摆线的等距曲线为基本组成单元的双边不对称齿形,被动侧齿形参数以漏气三角形面积最小为主要目标进行优选,而且该齿形含有齿面啮合侧隙。由于螺杆转子齿形上没有尖点和锐边,气流扰动损失小,工艺性好,刀具耐用度高;面积利用系数大;漏气三角形面积比较小;具有独特的啮合侧隙分布,完全满足齿面共轭啮合的基本要求,噪声较低。

Description

双螺杆压缩机螺杆转子新齿形

本实用新型属于双螺杆压缩机螺杆转子齿形设计和制造领域。

双螺杆压缩机自本世纪四十年代面世以来，发展很快，应用遍及许多领域。螺杆转子齿形的更新和发展。是推动双螺杆压缩机发展的主要动力。在各国的专利文献中，螺杆转子齿形层出不穷，目的都是为了提高效率，改善性能。螺杆转子齿形的设计，通常应当考虑如下这些因素：

(1)齿面接触线长度尽可能短，以减少横向泄漏损失；

(2)漏气三角形面积尽可小，以减少纵向泄漏损失；

(3)面积利用系数尽可能大，以提高排气量；

(4)齿形曲线过渡圆滑，无尖点或锐边，以减少气流扰动损失，同时改善工艺性；

(5)阴转子上的负力矩尽可能小，以改善动力性能，提高绝热效率；

(6)齿面侧隙的分布，不应当违背齿面共轭啮合的基本原则，以改善传动性能。

以上这些因素，往往是互相矛盾的，不可能同时全部满足，只能以某一方面为主，统筹兼顾其它。这正是迄今出现众多专利齿形的主要原因。一般，为了缩短齿面接触线的长度，多采用圆弧齿形。而为了减小漏气三角形面积，则以点生摆线见长。然而，点摆线齿形必然要增加接触线长度，而且作为其共轭齿形的“点”，实际上就是尖角，也是不足取的。另一方面，漏气三角形面积越小，阴转子上的负力矩就越大，对提高效率未必有利。综合考虑这些互相制约的因素，应当说，双边不对称齿形是比较有利的螺杆转子齿形。“双边”，即指齿形跨越节圆两侧，既有利于齿形曲线的圆滑过渡，消除尖点或锐边，也有利于提高面积利用系数。“不对称”，即指主动侧齿形与被动侧齿形互不对称，有利于兼顾接触线长度和漏气三角形面积的大小，也有利于在控制压气侧的漏气三角形面积尽量小的前提下，使阴转子上的负力矩不致太大。然而，双边齿形的一个根本弱点是漏气三角形面积比较大，泄漏损失大。此外，同一般齿轮传动一样，为了补偿制造误差、热变形、受力变形和齿面间润滑的需要，双螺杆压缩机中二转子齿面间的啮合侧隙是不可缺少的，如果啮合侧隙取之不当，那么螺杆转子的实际齿形将与理论齿形完全不同，齿面的共轭啮合将被破坏，从而引发噪声和振动加剧。现有的螺杆转子齿形专利，从不涉及齿面啮合侧隙问题，实际上均属“零侧隙”的理论齿形，因而留下了一个生产实践中共轭啮合不确定的问题。而现有生产技术中通常采用的“端面齿形法向等间隙”、“螺旋齿面法向等间隙”或者用改变加工或装置中心距的方法获得的啮合侧隙分布，是不可能保持齿面共轭啮合的。在这种情况下，产品出厂前试车中噪声往往超标，常常必须经过繁重的人工修形才能达标，既增加劳动成本，又影响产品质量。

本实用新型的目的是发明一种双螺杆压缩机螺杆转子新齿形，这种新齿形以圆弧和点生摆线的等距曲线为基本组成单元的双边不对称齿形(见附图1)，阳转子和阴转子的端面齿形均由若干段这样的基本单元曲线光滑连接而成。这样可以减小接触线长度，同时有利于齿面的渐进啮合，克服现有技术的缺陷和不足；被动侧齿形，采用点生摆线的等距曲线作齿形，既可以尽量减小压气侧的漏气三角形面积，又可以使其共轭齿形由“点”变为“圆弧”，彻底消除尖角，使气流拢动损失小。传动平稳降低振动和噪声，螺杆转子新齿形对齿形参数进行优选，即取被动侧齿形参数以漏气三角形面积最小为主要目标进行优选，由于漏气面积小，泄漏损失减小。这样，从根上消除了由于侧隙分布不合理而破坏了齿面的共轭啮合，因而噪声和振动加剧的弊病。采用新齿形的侧隙分布之后，不必经过人工修形。噪声、振动减小，齿面的啮合侧隙改善了传动性能。

本实用新型采用的技术方案是双螺压缩机螺杆转子新齿形是以圆弧和点生摆线的等距曲线为基本组成单元的双边不对称齿形，阳转子[I]和阴转子[II]的端面齿形均由若干段这样的基本单元曲线光滑连接而成。通常，由阳转子驱动阴转子，转向如附图1中箭头所示。因而对于图示相啮合的一对齿，以中心线O₁O₂为分界线，上半部为主动侧，下半部为被动侧。阳转子的主动侧齿形基本上为圆心位于阳转子节圆内侧的圆弧[7]，相应的阴转子共轭齿形为点生摆线的等距曲线[7′]；阳转子的被动侧齿形大部分为点生摆线的等距曲线[4]，小部分为圆弧[3]和[5]；阴转子的被动侧齿形大部分为点生摆线的等距曲线[5′]，小部分为圆弧[4′]和点生摆线的等距曲线[3′]。主动侧齿形和被动侧齿形之间以及它们与齿顶圆、齿根圆之间均以圆弧连接。其被动侧齿形参数以漏气三角形面积最小为主要目标进行优选，而且该齿形含有齿面啮合侧隙。齿形具有如下特征：阳转子上圆弧[3]的圆心至阳转子轴心O₁的距离小于阳转子节圆半径R_ji，大于R_rj的97％，其半径小于公称直径的15％；阴转子上圆弧[4′]的圆心至阴转子轴心O2的距离小于阴转子节圆半径R_j2，大于R_j2的97％，其半径小于公称直径的3％；阳转子上圆弧[5]的圆心位于阳转子节圆外侧，靠近齿顶圆，其半径小于公称直径的2％，阴转子被动侧齿形上点生摆线的等距曲线[3′]和点生摆线的等距曲线[5′]，分别是阳转子被动侧齿形上圆弧[3]和圆弧[5]的共轭包络线，阳转子被动侧齿形上点生摆线的等距曲线[4]系阴转子被动侧齿形上圆弧[4′]的共轭包括线。

本实用新型的有益效果是：由于螺杆转子齿形上没有尖点和锐边，气流扰动损失小，工艺性好，刀具耐用度高；面积利用系数大；漏气三角形面积比较小；具有独特的啮合侧隙分布，完全满足齿面共轭啮合的基本要求，噪声较低。传动平稳，性能好。

附图1是双螺杆压缩机一对螺杆转子啮合示意图。

其中：[I]是阳转子，[II]是阴转子。在阳转子[I]中，第1、9段——齿根圆[1]、[9]；第2、8段——圆心位于节圆上的圆弧[2]、[8]；第3段——圆弧[3]，其圆心位于节圆内侧且很靠近节圆；第4段——阴转子上圆弧[4′]的共轭包络线[4]；第5段——圆弧[5]，其圆心位于节圆外侧且接于齿顶圆；第6段——圆心位于节圆上的圆弧[6]；第7段——圆心位于节圆内侧的圆弧[7]。在阳转子[II]中，第1、9段——齿根圆[1′]、[9′]；第2、8段——圆心位于节圆上的圆弧[2′]、[8′]；第3段——阳转子上圆[3]的共轭包括线[3′]；第4段——圆弧[4′]，其圆心位于节圆内侧且很靠近节圆；第5段——阳转子上圆弧[5]的共轭包络线[5′]；第6段——圆心位于节圆上的圆弧[6′]；第7段——阳转子上圆弧[7]的共轭包括线[7′]。

本实用新型提出的阴、阳转子新齿形的一个实施案例如附图1所示，阴、阳转子齿形各由九段曲线光滑连接而成。这些曲线均为圆弧或圆弧的共轭包括线，没有任何尖点或锐边出现，阴、阳转子齿形为双边不对称齿形。这种齿形的阴、阳螺杆转子齿面间具有独特的既能满足螺杆转子实际运转必不可少的侧隙需要，又不破坏齿面共轭啮基本准则的啮合侧隙，“沿端面齿形法向”和“沿螺旋齿面法向”均非等距分布。按照这种新齿形所制造的一个阴转子或一个阳转子或一对螺杆转子，可由它们构成互相啮合的一对螺杆转子或者装配成为一台双螺村压缩机。本实用新型所提出的新齿形，应用于公称直径为200mm，长径比为1.5的螺杆人制冷压缩机上，在标准工况(-15℃/30℃)下测试，制冷量达到580.36KW，单位轴功率制冷量达到3582w/kw。

Claims

1.一种双螺杆压缩机螺杆转子新齿形，是以圆弧和点生摆线的等距曲线为基本组成单元的双边不对称齿形，阳转子[I]和阴转子[II]的端面齿形均由若干段这样的基本单元曲线光滑连接而成，其特征是：阳转子的主动侧齿形基本上为圆心位于阳转子节圆内侧的圆弧[7]，相应的阴转子共轭齿形为点生摆线的等距曲线[7′]；阳转子的被动侧齿形大部分为点生摆线的等距曲线[4]，小部分为圆弧[3]和[5]；阴转子的被动侧齿形大部分为点生摆线的等距曲线[5′]，小部分为圆弧[4′]和点生摆线的等距曲线[3′]；主动侧齿形和被动侧齿形之间以及它们与齿顶圆、齿根圆之间均以圆弧连接，其被动侧齿形参数以漏气三角形面积最小为主要目标进行优选，而且该齿形含有齿面啮合侧隙，齿形具有如下特征：阳转子上圆弧[3]的圆心至阳转子轴心O₁的距离小于阳转子节圆半径R_j1，大于R_j1的97％，其半径小于公称直径的15％；阴转子上圆弧[4′]的圆心至阴转子轴心O₂的距离小于阴转子节圆半径R_j2，大于R_j2的97％，其半径小于公称直径的3％，阳转子上圆弧[5]的圆心位于阳转子节圆外侧，靠近齿顶圆，其半径小于公称直径的2％，阴转子被动侧齿形上点生摆线的等距曲线[3′]和点生摆线的等距曲线[5′]，分别是阳转子被动侧齿形上圆弧[3]和圆弧[5]的共轭包络线，阳转子被动侧齿形上点生摆线的等距曲线[4]，系阴转子被动侧齿形上圆弧[4′]的共轭包络线。