CN103982425A - 一种干式双螺杆压缩机转子的齿型 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种干式双螺杆压缩机转子的齿型，所述的干式双螺杆压缩机包括阴转子和阳转子，其特点在于，阴转子的端面的各齿型由八段二次曲线首尾光滑连接而成，阳转子的端面的各齿型由七段曲线首尾光滑连接而成，其中：阳转子端面的齿曲线包括圆弧线和圆弧包络线；阴转子端面的齿曲线包括圆弧线、圆弧包络线及摆线。采用上述技术方案后，由于能使阳转子与阴转子在工作过程中实现最佳啮合，相邻两段组成齿曲线在连接点处光滑过渡，转子接触线比较短，泄漏三角形相对比较小，型线成流线型，气动阻力小，具有优良的压缩机热力学性能，从而提高压缩机的工作效率，并在加工过程中提高精度，延长刀具的寿命。

Description

一种干式双螺杆压缩机转子的齿型

技术领域

本发明涉及螺杆压缩机的转子端面齿型，尤其涉及一种干式双螺杆压缩机的转子型线。

背景技术

螺杆压缩机属于回转式容积设备，能够在比较大的压力与流量范围下，保持高效状态下进行运转，螺杆压缩机转子型线是影响压缩机性能的最关键因素，型线的面积利用系数影响压缩机的总体结构，型线的啮合线影响容积效率，型线的平顺度影响流动效率及内部流动噪声。近年来，国外压缩机的发展很快，其应用领域不断扩大，尤为突出的是，螺杆压缩机的产量居于世界首位的日本神户制钢，其新齿型的绝热效率比原来提高了10～20％,可见压缩机转子的设计对压缩机效率提高是非常大的，因此改进转子设计为压缩机企业节约能源，提高经济效益提供了比较好的途径。但是，传统型线的组成齿曲线一般存在点、直线等，不便于加工，容易导致齿面磨损快，且直线处刀具泄漏较大，并且影响转子的检测与加工。

发明内容

本发明的目的是：用数学的向量法与代数上变换法结合研制出一种新型干式螺杆压缩机转子的齿型，并且绘制出刀具，其中齿型包括阳转子和与其相啮合的阴转子，它们的齿型曲线由圆弧、摆线和圆弧包络线连接而成，具有这种齿型的压缩机，由于能使阳转子与阴转子在工作过程中实现最佳啮合，相邻两段组成齿曲线在连接点处光滑过渡，转子接触线比较短，泄漏三角形相对比较小，型线成流线型，气动阻力小，具有优良的压缩机热力学性能，从而提高压缩机的工作效率，并在加工过程中提高精度，延长刀具的寿命。

为实现上述目的：本发明所采用的技术方案是：一种干式双螺杆压缩机转子的齿型，所述的干式双螺杆压缩机包括阴转子和阳转子，其特点在于，阴转子的端面的各齿型由八段二次曲线首尾光滑连接而成，阳转子的端面的各齿型由七段曲线首尾光滑连接而成，其中：阳转子端面的齿曲线包括圆弧线和圆弧包络线；阴转子端面的齿曲线包括圆弧线、圆弧包络线及摆线。

本发明采用矢量法与代数变换法结合研制出一种新型螺杆压缩机转子齿型，本转子型线相比其他型线具有以下优点：

1.由于本发明的阴转子的采用了比较大的齿深半径，齿型面积利用系数达到了56％，非常适合于中低压比大流量的干式螺杆压缩机；

2.由于阴转子的型线设计成流线型，减小了气流的扰动阻力，减少了损失，降低了噪音，提高了转子的运行效率；

3.型线齿面间光滑连接，型线上无尖点，便于采用滚削加工和检测，使得刀具寿命大大增加；

4.本齿型的前齿面采用了圆弧，后齿面采用了圆弧与圆弧包络线及摆线，使得接触线相对比较短，这样泄露三角形比较小，从而使得密封性较好。

附图说明

图1是本发明阴转子和阳转子的一种实例在相互啮合时的示意图。

图2是本发明阴转子的齿型线示意图。

图3是本发明阳转子的齿型线示意图。

图中：O1是阳转子的轴心，O2是阴转子的轴心；R1是阳转子的齿顶圆的半径，R2是阴转子齿顶圆的半径；O3是节点；R1j是阳转子的节圆半径；R2j是阴转子的节圆半径，R2j＝R2；A是两转子的中心距，A＝R1j+R2j；O4是阴转子圆弧C2D2的圆心，R4是阴转子圆弧C2D2的半径；O5是阴转子圆弧E2F2的圆心，R5是阴转子圆弧E2F2的半径；O6是阴转子圆弧F2G2的圆心，R6是阴转子圆弧F2G2的半径；O7是阴转子圆弧H2L2的圆心，R7是阴转子圆弧H2L2的半径；O3是阴转子销齿圆弧A2B2的圆心，R3是阴转子销齿圆弧A2B2和阳转子销齿圆弧A1B1的半径，等于阳转子全齿高的高度；O8是阳转子圆弧C1D1的圆心，R8是阳转子圆弧C1D1的半径；O9是阳转子圆弧E1F1的圆心，R9是阳转子圆弧E1F1的半径；O10是阳转子圆弧A1H1的圆心，R10是阳转子圆弧A1H1的半径；O3是阳转子销齿圆弧A1B1和阴转子销齿圆弧A2B2的圆心，R3是阴转子销齿圆弧A2B2和阳转子销齿圆弧A1B1的半径，等于阳转子全齿高的高度。

具体实施方式

下面结合附图对本发明干式双螺杆压缩机转子的齿型做详细说明。

请参阅图1-图3。本发明的干式双螺杆压缩机的阴转子F和阳转子M的转子齿型呈不对称型，且阴转子F上的齿数多于阳转子M上的齿数。本实施例中，阳转子M与阴转子F的齿数比为4:6。

根据本发明一实施例的干式双螺杆压缩机转子的齿型，所述的干式双螺杆压缩机包括阴转子F和阳转子M。阴转子F的端面的各齿型由八段二次曲线首尾光滑连接而成，阳转子M的端面的各齿型由七段曲线首尾光滑连接而成，其中：阳转子端面的齿曲线包括圆弧线和圆弧包络线；阴转子端面的齿曲线包括圆弧线、圆弧包络线及摆线。本实施例中：阴转子各齿型的八段曲线包括顺序光滑连接的：销齿圆弧A2B2、摆线B2C2、圆弧C2D2、圆弧包络线D2E2、圆弧E2F2、圆弧F2G2、圆弧包络线A2H2以及圆弧H2L2；阳转子各齿型的七段曲线包括顺序光滑连接的：销齿圆弧A1B1、圆弧包络线B1C1、圆弧C1D1、圆弧包络线D1E1、圆弧E1F1、圆弧A1H1以及圆弧包络线H1L1。

请配合参阅图2。阴转子的各齿型的齿曲线中：

圆弧A2B2是以O3为圆心，R3为半径的一段销齿圆弧；

摆线B2C2是点啮合外摆线，由阳转子节圆上的B1点在阴转子节圆外作纯滚动形成；

圆弧C2D2是以阴转子节圆内部的O4为圆心、以R4为半径形成的一段圆弧；半径R4为n1倍阴转子节圆半径，n1为大于0.1、小于等于0.4的正数；圆弧C2D2在起点C2处与圆弧包络线B2C2光滑连接,在终点D2处与阴转子圆弧包络线D2E2相切连接；

圆弧包络线D2E2是由阴转子节圆在沿阳转子节圆上滚动时，相对阳转子C1D1圆弧运动所形成的轨迹的一段圆弧包络线；

圆弧E2F2是以阴转子节圆内部的O5为圆心、以R5为半径形成的一段圆弧；半径R5为n2倍阴转子节圆半径，n2为大于0.1、小于等于0.2的正数；圆弧E2F2在起点E2处与圆弧包络线D2E2光滑连接，在终点F2处与阴转子圆弧F2G2相切连接；

圆弧F2G2是以阴转子节圆内部的O6为圆心、以R6为半径形成的一段圆弧；半径R6为n3倍阴转子节圆半径，n3为大于1、小于等于2的正数；圆弧F2G2在起点F2处与圆弧E2F2光滑连接，在终点G2处与该阴转子相邻另一齿的终点光滑连接；

圆弧包络线A2H2是由阴转子节圆在沿阳转子节圆上滚动时，相对阳转子A1H1圆弧运动所形成的轨迹的一段圆弧包络线；

圆弧H2L2是以阴转子节圆内部的O7为圆心、以R7为半径形成的一段圆弧；半径R7为n4倍阴转子节圆半径，n4为大于0.1、小于等于0.3的正数；圆弧H2L2在起点H2处与圆弧包络线A2H2光滑连接，在终点L2处与该阴转子相邻另一齿的终点光滑连接。

请配合参阅图3。阳转子的各齿型的齿曲线中：

圆弧A1B1是以O3为圆心，R3为半径的一段销齿圆弧；

圆弧包络线B1C1是由阳转子节圆在沿阴转子节圆上滚动时，相对阴转子C2D2圆弧运动所形成的轨迹的一段圆弧包络线；

圆弧C1D1是以阳转子节圆内部的O8为圆心、以R8为半径形成的一段圆弧；半径R8为n5倍阳转子节圆半径，n5为大于0.3、小于等于0.5的正数；圆弧C1D1在起点C1处与圆弧包络线B1C1光滑连接，在终点D1处与阳转子圆弧包络线D1E1相切连接；

圆弧包络线D1E1是由阳转子节圆在沿阴转子节圆上滚动时，相对阴转子E2F2圆弧运动所形成的轨迹的一段圆弧包络线；

圆弧E1F1是以阳转子节圆内部的O9为圆心、以R9为半径形成的一段圆弧；半径R9为n6倍阳转子节圆半径，n6为大于0、小于等于0.1的正数；圆弧E1F1在起点E1处与圆弧包络线D1E1光滑连接，在终点F1处与该阳转子相邻另一齿的终点光滑连接；

圆弧A1H1是以阳转子节圆内部的O10为圆心、以R10为半径形成的一段圆弧；半径R10为n7倍阳转子节圆半径，n7为大于0.2、小于等于0.3的正数；圆弧A1H1在起点A1处与圆弧A1B1光滑连接，在终点H1处与圆弧包络线H1L1光滑连接；

圆弧包络线H1L1是由阳转子节圆在沿阴转子节圆上滚动时，相对阴转子H2L2圆弧运动所形成的轨迹的一段圆弧包络线。

在具体实施时：

所述的阴转子齿曲线A2B2圆弧是阴转子节圆的半径与销齿圆弧的半径共同决定的一段圆弧；阳转子齿曲线A1B1圆弧就是与阴转子齿曲线A2B2圆弧共轭的、在阳转子上的一段圆弧。

所述的阳转子齿曲线B1C1是由阳转子节圆在沿阴转子节圆上滚动时，相对阴转子C2D2圆弧运动所形成的轨迹的一段圆弧包络线；阴转子齿曲线摆线B2C2是点啮合外摆线，由阳转子节圆上的B1点在阴转子节圆外作纯滚动形成。

所述的阴转子齿曲线C2D2圆弧是以阴转子节圆内部的O4为圆心、半径为R4形成的一段圆弧；圆弧C2D2在起点与圆弧包络线B2C2光滑连接，在终点与圆弧包络线D2E2相切连接；阳转子齿曲线C1D1圆弧是以阳转子节圆内部的O8为圆心，以R8为半径形成的一段圆弧，圆弧C1D1在起点处与圆弧包络线B1C1光滑连接，在终点处与阳转子圆弧包络线D1E1相切。

所述的阳转子齿曲线圆弧包络线D1E1是由阳转子节圆在沿阴转子节圆上滚动时，相对阴转子E2F2圆弧运动所形成的轨迹的一段圆弧包络线；阴转子齿曲线圆弧包络线D2E2是由阴转子节圆在沿阳转子节圆上滚动时，相对阳转子C1D1圆弧运动所形成的轨迹的一段圆弧包络线。

所述的阴转子齿曲线E2F2圆弧是以阴转子节圆内部的O5为圆心、半径为R5形成的一段圆弧，圆弧E2F2在起点处与圆弧包络线D2E2光滑连接，在终点处与阴转子圆弧F2G2相切；阳转子齿曲线E1F1圆弧是以阳转子节圆内部的O9为圆心、以R9为半径形成的一段圆弧，圆弧E1F1在起点处与圆弧D1E1光滑连接，在终点处与该阳转子相邻另一齿的终点光滑连接。

所述的阴转子齿曲线F2G2圆弧是以阴转子节圆内部的O6为圆心、以R6为半径形成的一段圆弧，圆弧F2G2在起点处与圆弧E2F2光滑连接，在终点处与该阴转子相邻另一齿的终点光滑连接。

所述的阳转子齿曲线A1H1圆弧是以阳转子节圆内部的O10为圆心、以R10为半径形成的一段圆弧，圆弧A1H1在起点处与圆弧A1B1光滑连接，在终点处与圆弧包络线H1L1光滑连接；阴转子齿曲线圆弧包络线A2H2是由阴转子节圆在沿阳转子节圆上滚动时，相对阳转子A1H1圆弧运动所形成的轨迹的一段圆弧包络线。

所述的阴转子齿曲线H2L2圆弧是以阴转子节圆内部的O7为圆心、以R7为半径形成的一段圆弧，圆弧H2L2在起点处与圆弧包络线A2H2光滑连接，在终点处与该阴转子相邻另一齿的终点光滑连接；圆弧包络线H1L1是由阳转子节圆在沿阴转子节圆上滚动时，相对阴转子H2L2圆弧运动所形成的轨迹的一段圆弧包络线。

这样，螺杆压缩机阴阳转子的端面齿型就完全作出来了。

Claims (6)

1.一种干式双螺杆压缩机转子的齿型，所述的干式双螺杆压缩机包括阴转子和阳转子，其特征在于，所述阴转子的端面的各齿型由八段二次曲线首尾光滑连接而成，所述阳转子的端面的各齿型由七段曲线首尾光滑连接而成，其中：所述阳转子端面的齿曲线包括圆弧线和圆弧包络线；所述阴转子端面的齿曲线包括圆弧线、圆弧包络线及摆线。

2.如权利要求1所述的一种干式双螺杆压缩机转子的齿型，其特征在于，

阴转子各齿型的齿曲线包括顺序光滑连接的：销齿圆弧A2B2、摆线B2C2、圆弧C2D2、圆弧包络线D2E2、圆弧E2F2、圆弧F2G2、圆弧包络线A2H2以及圆弧H2L2；

阳转子各齿型的齿曲线包括顺序光滑连接的：销齿圆弧A1B1、圆弧包络线B1C1、圆弧C1D1、圆弧包络线D1E1、圆弧E1F1、圆弧A1H1以及圆弧包络线H1L1。

3.如权利要求2所述的一种干式双螺杆压缩机转子的齿型，其特征在于，所述阴转子的各齿型的齿曲线中：

圆弧A2B2是以O3为圆心，R3为半径的一段销齿圆弧；

摆线B2C2是点啮合外摆线，由阳转子节圆上的B1点在阴转子节圆外作纯滚动形成；

圆弧C2D2是以阴转子节圆内部的O4为圆心、半径为n1倍阴转子节圆半径形成的一段圆弧；圆弧C2D2在起点C2处与圆弧包络线B2C2光滑连接,在终点D2处与阴转子圆弧包络线D2E2相切连接，n1为大于0.1、小于等于0.4的正数；

圆弧包络线D2E2是由阴转子节圆在沿阳转子节圆上滚动时，相对阳转子C1D1圆弧运动所形成的轨迹的一段圆弧包络线；

圆弧E2F2是以阴转子节圆内部的O5为圆心、半径为n2倍阴转子节圆半径形成的一段圆弧；圆弧E2F2在起点E2处与圆弧包络线D2E2光滑连接，在终点F2处与阴转子圆弧F2G2相切连接，n2为大于0.1、小于等于0.2的正数；

圆弧F2G2是以阴转子节圆内部的O6为圆心、半径为n3倍阴转子节圆半径形成的一段圆弧；圆弧F2G2在起点F2处与圆弧E2F2光滑连接，在终点G2处与该阴转子相邻另一齿的终点光滑连接,n3为大于1、小于等于2的正数；

圆弧包络线A2H2是由阴转子节圆在沿阳转子节圆上滚动时，相对阳转子A1H1圆弧运动所形成的轨迹的一段圆弧包络线；

圆弧H2L2是以阴转子节圆内部的O7为圆心、半径为n4倍阴转子节圆半径形成的一段圆弧，圆弧H2L2在起点H2处与圆弧包络线A2H2光滑连接，在终点L2处与该阴转子相邻另一齿的终点光滑连接,n4为大于0.1、小于等于0.3的正数。

4.如权利要求2所述的一种干式双螺杆压缩机转子的齿型，其特征在于，所述阳转子的各齿型的齿曲线中：

圆弧A1B1是以O3为圆心，R3为半径的一段销齿圆弧；

圆弧包络线B1C1是由阳转子节圆在沿阴转子节圆上滚动时，相对阴转子C2D2圆弧运动所形成的轨迹的一段圆弧包络线；

圆弧C1D1是以阳转子节圆内部的O8为圆心、半径为n5倍阳转子节圆半径形成的一段圆弧；圆弧C1D1在起点C1处与圆弧包络线B1C1光滑连接，在终点D1处与阳转子圆弧包络线D1E1相切连接，n5为大于0.3、小于等于0.5的正数；

圆弧包络线D1E1是由阳转子节圆在沿阴转子节圆上滚动时，相对阴转子E2F2圆弧运动所形成的轨迹的一段圆弧包络线；

圆弧E1F1是以阳转子节圆内部的O9为圆心、半径为n6倍阳转子节圆半径形成的一段圆弧；圆弧E1F1在起点E1处与圆弧包络线D1E1光滑连接，在终点F1处与该阳转子相邻另一齿的终点光滑连接，n6为大于0、小于等于0.1的正数；

圆弧A1H1是以阳转子节圆内部的O10为圆心、半径为n7倍阳转子节圆半径形成的一段圆弧；圆弧A1H1在起点A1处与圆弧A1B1光滑连接，在终点H1处与圆弧包络线H1L1光滑连接，n7为大于0.2、小于等于0.3的正数；

圆弧包络线H1L1是由阳转子节圆在沿阴转子节圆上滚动时，相对阴转子H2L2圆弧运动所形成的轨迹的一段圆弧包络线。

5.如权利要求1所述的一种干式双螺杆压缩机转子的齿型，其特征在于，所述的阴转子和阳转子的转子齿型呈不对称型，且阴转子上的齿数多于阳转子上的齿数。

6.如权利要求5所述的一种干式双螺杆压缩机转子的齿型，其特征在于，所述阳转子与阴转子的齿数比为4:6。