CN100400875C - 一种大流量双螺杆泵的摆线螺杆齿形 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大流量双螺杆泵的摆线螺杆齿形。齿顶圆与齿根圆一端间由延长摆线，节圆一端与齿根圆另一端由延长摆线，节圆另一端与齿顶圆另一端由外摆线组成的一种新型齿形的螺杆。用在螺杆泵中泄漏小，输出压力高，运行平稳，比流量大，承载力强，加工较易。

Description

一种大流量双螺杆泵的摆线螺杆齿形

技术领域

本发明涉及机械零件设计加工技术领域，特别地，涉及一种大流量双螺杆泵的摆线螺杆齿形。

背景技术

双螺杆泵螺杆的齿形有摆线齿形(专利号：99201251.1)，阿基米德螺旋线螺杆齿形(专利号：96236524.6)及渐开线齿形等。所有这些齿形均由两种曲线组成，因此加工欠方便。与上述各种齿形相比，本发明的齿形仅由摆线一种齿形组成，加工相对方便。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种大流量双螺杆泵的摆线螺杆齿形。齿顶圆与齿根圆一端间由延长摆线，节圆一端与齿根圆另一端由延长摆线，节圆另一端与齿顶圆另一端由外摆线组成的一种新型齿形的螺杆。用在螺杆泵中泄漏小，输出压力高，运行平稳，比流量大，承载力强，加工较易。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种大流量双螺杆泵的摆线螺杆齿形，螺杆径向截面由齿顶圆弧线ed、延长摆线cd、齿根圆弧线bc、延长摆线ab、节圆圆弧线af、外摆线ef组成。其中，齿顶圆弧线ed、齿根圆弧线bc和节圆圆弧线af是具有同一圆心且半径分别为R、r、R₀的圆弧，螺杆的长度大于两个螺距。

本发明相对于现有技术的有益效果是：

1.仅需一个螺距便可形成密封腔，结构紧凑，刚度高。

2.贮油空间大，故比流量大，密封性能好，压力高。

3.由于各段齿形均由摆线组成，而摆线加工成熟，故工艺相对简单。

4.大幅增大螺旋角，因此，可大幅缩短螺杆长度。

附图说明

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

螺杆径向截面的形状，齿顶圆曲线为圆孤线，齿顶圆相反一侧的齿根圆曲线为圆孤线，齿顶圆和齿根圆中间一侧的节圆曲线为圆孤线，齿顶圆孤线一端点和齿根圆孤线一端点间由延长摆线组成，齿根圆孤线另一端点和节圆圆孤线一端点间由延长摆线组成，齿顶圆孤线另一端点和节圆圆孤线另一端点间由外摆线组成；螺杆的头数n≥1，螺杆的长度大于两个螺距的长度。

下面结合附图详细说明本发明。

如图1、图2所示，螺杆径向截面的形状，齿顶圆曲线为齿顶圆孤线ed，齿顶圆相反一侧的齿根圆曲线为齿根圆孤线bc，齿顶圆与齿根圆中间一侧的节圆曲线为节圆圆孤线af，齿顶圆孤线ed一端点d点和齿根圆孤线bc一端c点间由延长摆线cd组成，齿根圆孤线bc另一端b点和节圆圆孤线af一端点a点间由延长摆线ab组成，齿顶圆孤线ed另一端e点和节圆圆孤线af另一端f点间由外摆线ef组成；螺杆的头数n≥1，螺杆的长度大于两个螺距的长度。

当螺杆2的节圆II沿螺杆1的节圆I作纯滚动时，如图3所示，螺杆2上与螺杆1上d点对应点d’的轨迹即为延长摆线cd，同样，螺杆2上点e’的轨迹即为延长摆线ab，而螺杆2上点a’的轨迹即为外摆线ef，各段齿形曲线形成的方程如下：

1.延长摆线cd的形成：

x＝Rsin2ψ-2R₀sinψ，

y＝2R₀cosψ-Rsin2ψ

$\mathrm{\ρ}=\sqrt{x^2+y^2},$

$\mathrm{\β}={\cos }^{-1}\frac{{\mathrm{\ρ}}^2+4R_0^2-R^2}{4R_0\mathrm{\ρ}},$

$\mathrm{\ψ}={\cos }^{-1}\frac{4R_0^2+R^2-{\mathrm{\ρ}}^2}{4R_{0}R},$

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——节圆II相对于节圆I的转角，即为两螺杆的节圆间的转角，

β——极径与两螺杆中心连线的夹角。

2.齿顶圆弧线ed的形成：

ρ＝R；

3.齿根圆弧线bc的形成：

ρ＝r；

4.节圆圆弧线af的形成：

ρ＝R₀；

5.延长摆线ab的形成：

式中：——齿顶圆弧线ed和齿根圆弧线bc的弧度；

6.外摆线ef的形成：

$\mathrm{\α}={\cos }^{-1}\frac{3R_0^2+{\mathrm{\ρ}}^2}{4R_0\mathrm{\ρ}},$

$\mathrm{\γ}={\cos }^{-1}\frac{5R_0^2+R^2}{4R_0^2},$

式中：

如图1可知，如给定顶圆半径R和根圆半径r，便可确定延长摆线cd，如再给定齿顶圆弧线ed和齿根圆弧线bc的弧度

(

在极限状态时可以0)，则b点和e点也随即给出。由于极径oa和oe确定，根据延长摆线和外摆线的性质，延长摆线ab所含的角度∠aob和外摆线ef所含的角度∠eof便可分别求得，即延长摆线ab和外摆线ef都可确定。换言之，一旦齿顶圆半径R，齿根圆半径r，齿顶圆圆弧和齿根圆圆弧的弧度

给定时，图1给出的齿形曲线abcdef是唯一的。

两螺杆对应的啮合关系如图3所示：螺杆2齿顶圆d’e’对应的啮合曲线是螺杆1的齿根圆弧线bc，点d’对应于延长摆线cd，齿根圆弧b’c’对应于齿顶圆弧线ed，点a’对应于外摆线ef，e’对应于延长摆线ab。节圆圆弧a’f’，对应于节圆圆弧线af。反过来也一样。

如图4，图5所示，当两螺杆相对滚动时，杆2就会在杆1上形成空间啮合曲线1-2-3-4-5-6-7-8-9。

同样，螺杆1也会在螺杆2上形成相应的啮合曲线。由于滚动是连续的，这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，从而产生了压力流体。

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。

上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种大流量双螺杆泵的摆线螺杆齿形，其特征在于，螺杆径向截面由齿顶圆弧线ed、延长摆线cd、齿根圆弧线bc、延长摆线ab、节圆圆弧线af、外摆线ef组成，其中，齿顶圆弧线ed、齿根圆弧线bc和节圆圆弧线af是具有同一圆心且半径分别为R、r、R₀的圆弧，螺杆的长度大于两个螺距。

2.根据权利要求1所述的大流量双螺杆泵的摆线螺杆齿形，其特征在于，

所述延长摆线cd的曲线方程为：

x＝Rsin2ψ-2R₀sinψ，

y＝2R₀cosψ-Rsin2ψ，

$\mathrm{\ρ}=\sqrt{x^2+y^2},$

$\mathrm{\β}={\cos }^{-1}\frac{{\mathrm{\ρ}}^2+4R_0^2-R^2}{4R_0\mathrm{\ρ}},$

$\mathrm{\ψ}={\cos }^{-1}\frac{4R_0^2+R^2-{\mathrm{\ρ}}^2}{4R_{0}R},$

所述齿顶圆弧线ed的曲线方程为：

ρ＝R；

所述齿根圆弧线bc的曲线方程为：

ρ＝r；

所述节圆圆弧线af的曲线方程为：

ρ＝R₀；

所述延长摆线ab的曲线方程为：

所述外摆线ef的曲线方程为：

$\mathrm{\α}={\cos }^{-1}\frac{3R_0^2+{\mathrm{\ρ}}^2}{4R_0\mathrm{\ρ}},$

$\mathrm{\γ}={\cos }^{-1}\frac{5R_0^2+R^2}{4R_0^2},$

式中，x、y为齿廓上任一点的直角坐标，ρ、

为齿廓上任一点的极坐标的矢径和转角，R、r、R₀为齿项圆、齿根圆和节圆半径，ψ为两螺杆的节圆间的转角，β为极径与两螺杆中心连线的夹角，

为齿顶圆弧线ed和齿根圆弧线bc的弧度。

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