CN108757452B - 一种高压比双螺杆压缩机转子的齿型 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高压比双螺杆压缩机转子的齿型。所述高压比双螺杆压缩机包括阴转子和阳转子，阴转子的端面的各齿型由六段曲线首尾光滑连接而成，阳转子的端面的各齿型由六段曲线首尾光滑连接而成，其中：阴转子端面的各齿型的齿曲线包括有理样条曲线、圆弧、圆弧包络线和抛物线；阳转子端面的各齿型的齿曲线包括有理样条包络线、圆弧、圆弧包络线和抛物线包络线。采用上述技术方案后，相邻两段组成齿曲线在连接点处光滑过渡，接触线较短，泄漏三角形相对较小，可承受高的压比，从而具有好的压缩机热力学性能，提高了双螺杆压缩机的工作效率。

Description

一种高压比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，尤其涉及一种双螺杆压缩机的转子型线。

背景技术

螺杆压缩机具有结构简单、操作方便、易损件少、配件更换方便、运转安全可靠等优点, 因此在工业部门中得到越来越广泛的应用。螺杆压缩机的发展在很大程度上取决于螺杆转子型线的设计和加工，在螺杆压缩机转子的研究方面，我国自主研究开发的转子型线与世界先进水平的转子型线还有相当大的差距。作为核心零件的螺杆转子，转子型线首先要满足啮合要求，其次，转子型线形成的接触线需满足连续且长度短的要求，此外，转子型线所形成的泄漏三角形面积要尽量小，以减少气体泄漏。由于螺杆压缩机是靠啮合线来达到转子间的密封，因此螺杆转子的型线决定了压缩机的大部分的性能参数的高低。在转子受力变形、受热膨胀及其转子型线的啮合特性这些方面进行研究，以此为基础，设计出高效的转子型线，从而提高双螺杆压缩机的工作效率，是本领域技术人员持续追求的目标。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种齿型面积利用系数大、接触线较短、泄漏三角形相对较小的高压比双螺杆压缩机转子的齿型，具有这种齿型的双螺杆压缩机，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，型线呈流线形，接触线较短，泄漏三角形相对较小，可承受高的压比，从而具有好的压缩机热力学性能，提高了双螺杆压缩机的工作效率，并在加工过程中提高精度，延长刀具的寿命。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一种高压比双螺杆压缩机转子的齿型，所述高压比双螺杆压缩机包括阴转子和阳转子，阴转子的端面的各齿型由六段曲线首尾光滑连接而成，阳转子的端面的各齿型由六段曲线首尾光滑连接而成，其中：阴转子端面的各齿型的齿曲线包括有理样条曲线、圆弧、圆弧包络线和抛物线；阳转子端面的各齿型的齿曲线包括有理样条包络线、圆弧、圆弧包络线和抛物线包络线。

本发明采用数学的代数法与几何投影法结合研制出一种新型双螺杆压缩机转子齿型，阴、阳转子齿数分别为7齿和6齿，本发明的转子型线相比其他型线具有以下优点和特点：

1.由于本发明的阴、阳转子采用了比较合适的齿深半径，齿形面积利用系数达到了51%，适合高压比的情况，同时又保留了比较深的齿厚，使得转子达到比较好的刚性条件；

2.由于阴、阳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. 阴、阳转子的型线采用了样条曲线使得曲线的设计简便，更光顺，在齿顶处采用抛物线使得接触线更短，泄漏减少；

4.型线齿面间光滑连接，型线上无尖点，阴、阳转子外径一样，便于加工、检测以及转子间的配对，使得刀具寿命大大增加；

5. 阴、阳转子的型线间的封闭容积会对双螺杆压缩机的吸气与排气过程产生较大的影响。本发明的阴、阳转子型线间的封闭容积非常小，不仅能够使阴、阳转子的齿间应力和噪声比较小，比较小的封闭容积内的空气还会产生较小的热量，从而保持压缩机的热平衡和压缩机工作过程的平稳性。

附图说明

图1是本发明阴转子和阳转子的一种实施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； Mj是阳转子的节圆，R1j是阳转子的节圆半径；Fj是阴转子的节圆，R2j是阴转子的节圆半径，R2j= R2；A是两转子的中心距，A=R1j+R2j；O3是阴转子圆弧A2B2的圆心，R3是阴转子圆弧A2B2的半径；O4是阴转子抛物线C2D2的顶点，O5是阴转子圆弧F₂G₂的圆心，R5是阴转子圆弧E2F2的半径；O6是阳转子圆弧B1C1的圆心，R6是阳转子圆弧B1C1的半径；O7是阳转子圆弧E1F1的圆心，R7是阳转子圆弧E1F1的半径。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明一种高压比双螺杆压缩机转子的齿型进行详细说明。

请参阅图1至图3。根据本发明一实施例的一种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6:7。

根据本发明一实施例的高压比双螺杆压缩机转子的齿型，其中，高压比双螺杆压缩机包括阴转子和阳转子，阴转子的端面的各齿型由六段曲线首尾光滑连接而成，阳转子的端面的各齿型由六段曲线首尾光滑连接而成，其中：阴转子端面的各齿型的齿曲线包括有理样条曲线、圆弧、圆弧包络线和抛物线；阳转子端面的各齿型的齿曲线包括有理样条包络线、圆弧、圆弧包络线和抛物线包络线。

本实施例中，阴转子各齿型的齿曲线包括顺序光滑连接的：圆弧A2B2、圆弧包络线B2C2、抛物线C2D2、有理样条曲线D2E2、圆弧包络线E2F2以及圆弧F2G2。阳转子各齿型的齿曲线包括顺序光滑连接的：圆弧包络线 A1B1、圆弧B1C1、抛物线包络线C1D1、有理样条包络线D1E1、圆弧E1F1以及圆弧包络线F1G1。

阴转子的圆弧A2B2是以阴转子节圆内部的O3为圆心、半径为n1倍阴转子节圆半径的一段圆弧，n1为大于0.05、小于等于0.1的正数，圆弧A2B2在起点A2处与该阴转子相邻另一齿的终点光滑连接，在终点B2处与圆弧B2C2光滑连接；阳转子的圆弧包络线A1B1是由阳转子节圆在沿阴转子节圆上滚动时，相对阴转子圆弧A2B2运动所形成的轨迹的一段圆弧包络线。

阴转子的圆弧包络线B2C2是由阴转子节圆在沿阳转子节圆上滚动时，相对阳转子圆弧B1C1运动所形成的轨迹的一段圆弧包络线；阳转子的圆弧B1C1是以阳转子节圆内部的O6为圆心、半径为n3倍阳转子节圆半径的一段圆弧，n3为大于0.2、小于等于0.3的正数，圆弧B1C1在起点B1处与圆弧包络线A1B1光滑连接，在终点C1处与抛物线包络线C1D1光滑连接。

阴转子的抛物线C2D2是以阴转子节圆内部的O4为顶点、开口向下的一段抛物线；抛物线C2D2在起点C2处与圆弧包络线B2C2光滑连接，在终点D2处与有理样条曲线D2E2光滑连接；阳转子的抛物线包络线C1D1是由阳转子节圆在沿阴转子节圆上滚动时，相对阴转子抛物线C2D2运动所形成的轨迹的一段抛物线包络线。

阴转子的有理样条曲线D2E2在起点D2处与抛物线C2D2光滑连接，在终点E2处与圆弧包络线E2F2光滑连接；阳转子的有理样条包络线D1E1是由阳转子节圆在沿阴转子节圆上滚动时，相对阴转子有理样条曲线D2E2运动所形成的轨迹的一段有理样条包络线。

阴转子的圆弧包络线E2F2是由阴转子节圆在沿阳转子节圆上滚动时，相对阳转子圆弧E1F1运动所形成的轨迹的一段圆弧包络线；阳转子的圆弧E1F1是以阳转子节圆内部的O7为圆心、半径为n4倍阳转子节圆半径的一段圆弧，n4为大于0.1、小于等于0.2的正数，圆弧E1F1在起点E1处与有理样条包络线D1E1光滑连接，在终点F1处与圆弧包络线F1G1光滑连接。

阴转子的圆弧F2G2以阴转子节圆外部的O5为圆心、半径为n2倍阴转子节圆半径形成的一段圆弧，n2为大于0.1、小于等于0.2的正数，圆弧F2G2在起点F2处与圆弧包络线E2F2光滑连接，在终点G2处与该阴转子相邻另一齿的起点光滑连接；阳转子的圆弧包络线F1G1是由阳转子节圆在沿阴转子节圆上滚动时，相对阴转子圆弧F2G2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 (5)

1.一种高压比双螺杆压缩机转子的齿型，所述高压比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六段曲线首尾光滑连接而成，所述阳转子的端面的各齿型由六段曲线首尾光滑连接而成，其中：所述阴转子端面的各齿型的齿曲线包括有理样条曲线、圆弧、圆弧包络线和抛物线；所述阳转子端面的各齿型的齿曲线包括有理样条包络线、圆弧、圆弧包络线和抛物线包络线；

阴转子各齿型的齿曲线包括顺序光滑连接的：圆弧A2B2、圆弧包络线B2C2、抛物线C2D2、有理样条曲线D2E2、圆弧包络线E2F2以及圆弧F2G2；

阳转子各齿型的齿曲线包括顺序光滑连接的：圆弧包络线 A1B1、圆弧B1C1、抛物线包络线C1D1、有理样条包络线D1E1、圆弧E1F1以及圆弧包络线F1G1。

2.根据权利要求1所述的一种高压比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是以阴转子节圆内部的O3为圆心、半径为n1倍阴转子节圆半径的一段圆弧，n1为大于0.05、小于等于0.1的正数，圆弧A2B2在起点A2处与该阴转子相邻另一齿的终点光滑连接，在终点B2处与圆弧B2C2光滑连接；

圆弧包络线B2C2是由阴转子节圆在沿阳转子节圆上滚动时，相对阳转子圆弧B1C1运动所形成的轨迹的一段圆弧包络线；

抛物线C2D2是以阴转子节圆内部的O4为顶点、开口向下的一段抛物线；抛物线C2D2在起点C2处与圆弧包络线B2C2光滑连接，在终点D2处与有理样条曲线D2E2光滑连接；

有理样条曲线D2E2在起点D2处与抛物线C2D2光滑连接，在终点E2处与圆弧包络线E2F2光滑连接；

圆弧包络线E2F2是由阴转子节圆在沿阳转子节圆上滚动时，相对阳转子圆弧E1F1运动所形成的轨迹的一段圆弧包络线；

圆弧F2G2以阴转子节圆外部的O5为圆心、半径为n2倍阴转子节圆半径形成的一段圆弧，n2为大于0.1、小于等于0.2的正数，圆弧F2G2在起点F2处与圆弧包络线E2F2光滑连接，在终点G2 处与该阴转子相邻另一齿的起点光滑连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种高压比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：

圆弧包络线A1B1是由阳转子节圆在沿阴转子节圆上滚动时，相对阴转子圆弧A2B2运动所形成的轨迹的一段圆弧包络线；

圆弧B1C1是以阳转子节圆内部的O6为圆心、半径为n3倍阳转子节圆半径的一段圆弧，n3为大于0.2、小于等于0.3的正数，圆弧B1C1在起点B1处与圆弧包络线A1B1光滑连接，在终点C1处与抛物线包络线C1D1光滑连接；

抛物线包络线C1D1是由阳转子节圆在沿阴转子节圆上滚动时，相对阴转子抛物线C2D2运动所形成的轨迹的一段抛物线包络线；

有理样条包络线D1E1是由阳转子节圆在沿阴转子节圆上滚动时，相对阴转子有理样条曲线D2E2运动所形成的轨迹的一段有理样条包络线；

圆弧E1F1是以阳转子节圆内部的O7为圆心、半径为n4倍阳转子节圆半径的一段圆弧，n4为大于0.1、小于等于0.2的正数，圆弧E1F1在起点E1处与有理样条包络线D1E1光滑连接，在终点F1处与圆弧包络线F1G1光滑连接；

圆弧包络线F1G1是由阳转子节圆在沿阴转子节圆上滚动时，相对阴转子圆弧F2G2运动所形成的轨迹的一段圆弧包络线。

4.根据权利要求1所述的一种高压比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。

5.根据权利要求1所述的一种高压比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6:7。