專利名稱：無油螺桿壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無油螺桿壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子，尤其是涉及改進(jìn)端面齒型的無油螺桿壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子。
背景技術(shù)：
隨著螺桿壓縮機(jī)的技術(shù)水平不斷成熟，其應(yīng)用領(lǐng)域已逐漸由空氣動力、制冷空調(diào)拓展到石油、化工、煤炭、鋼鐵等工藝氣領(lǐng)域。螺桿壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)中，最重要的是設(shè)計(jì)型線，它決定了螺桿壓縮機(jī)的性能好壞。目前針對工藝氣領(lǐng)域開發(fā)的無油螺桿壓縮機(jī)齒型由點(diǎn)、擺線、圓弧組成等組成，型線往往存在尖點(diǎn)，加工較為困難，轉(zhuǎn)速較高時(shí)產(chǎn)生較大的流體動力損失；其次，型線的面積利用系數(shù)一般在O. 5左右，在高壓工況下具有很好的剛性，但 用于低壓工況則存在容積流量偏小的缺點(diǎn)，用于低壓大流量場合需要采用更大的轉(zhuǎn)子直徑，成本偏高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種無油螺桿壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子，其齒型相鄰曲線在連接點(diǎn)光滑過渡，而且齒型面積利用系數(shù)更大。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題而采用的技術(shù)方案是提出一種無油螺桿壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子包含陽轉(zhuǎn)子和陰轉(zhuǎn)子，其中陰陽轉(zhuǎn)子中心距為A，陰轉(zhuǎn)子節(jié)圓半徑為r2t，陽轉(zhuǎn)子節(jié)圓半徑為rlt，陰轉(zhuǎn)子和陽轉(zhuǎn)子的直徑為Dtl，轉(zhuǎn)子齒高半徑為r，齒頂圓半徑為IV其中A = rlt+r2tD0 = r2t+r0 = rlt+r陰轉(zhuǎn)子型線由曲線段A2B2、B2C2、C2D2、D2E2、E2F2、F2G2、G2H2組成，陽轉(zhuǎn)子型線由曲線段A1B1' B1C1' C1D1' D1E1' E1F1' F1G1^G1H1組成，每一曲線段由起點(diǎn)和終點(diǎn)的點(diǎn)的組合命名；其中，陰轉(zhuǎn)子的型線組成如下第一段齒曲線A2B2為一段1/4圓弧，其圓心在陰轉(zhuǎn)子節(jié)圓上點(diǎn)04，半徑為;第二段齒曲線B2C2為一段橢圓弧，其中心在節(jié)圓交點(diǎn)P，短軸端點(diǎn)為C2，橢圓弧與陰轉(zhuǎn)子節(jié)圓交于點(diǎn)B2，橢圓弧在點(diǎn)B2的切線通過陰轉(zhuǎn)子中心O2;第三段齒曲線C2D2為一段圓弧，其圓心在節(jié)圓交點(diǎn)P，半徑為r，點(diǎn)C2在轉(zhuǎn)子中心線O1O2上；第四段齒曲線D2E2為一段圓弧包絡(luò)線，與陽轉(zhuǎn)子齒曲線D1E1互為共軛曲線；第五段齒曲線E2F2為一段圓弧，該圓弧在點(diǎn)E2與齒曲線D2E2相切，與陰轉(zhuǎn)子節(jié)圓交于點(diǎn)F2,圓弧在點(diǎn)F2處的切線通過陰轉(zhuǎn)子中心O2;第六段齒曲線F2G2為一段1/4圓弧，其圓心在陰轉(zhuǎn)子節(jié)圓上點(diǎn)O7，半徑為Γ(ι;第七段齒曲線G2H2為一段圓弧，其圓心在陰轉(zhuǎn)子中心O2，半徑為r2t，02H2的連線與O2A2的連線夾角為72° ；陽轉(zhuǎn)子的型線組成如下第一段齒曲線A1B1為一段1/4圓弧，其圓心在陰轉(zhuǎn)子節(jié)圓上點(diǎn)03，半徑為Γ(ι ;第二段齒曲線B1C1為一段橢圓包絡(luò)線，與陰轉(zhuǎn)子齒曲線B2C2互為共軛曲線，其端點(diǎn)C1與陰轉(zhuǎn)子齒曲線上點(diǎn)C2重合；第三段齒曲線C2D2為一段圓弧，與陰轉(zhuǎn)子齒曲線C1D1重合；第四段齒曲線D1E1為一段圓弧，其中心在PD1的連線上點(diǎn)O5 ;第五段齒曲線E1F1為一段圓弧包絡(luò)線，與陰轉(zhuǎn)子齒曲線E2F2互為共軛曲線，其端點(diǎn)F1位于陽轉(zhuǎn)子節(jié)圓上；第六段齒曲線F1G1為一段1/4圓弧，其圓心在陰轉(zhuǎn)子節(jié)圓上點(diǎn)O6，半徑為Γ(ι ;第七段齒曲線G1H1為一段圓弧，其圓心在陰轉(zhuǎn)子中心O2，半徑為！^,O1H1的連線與O1A1的連線夾角為120°。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，根據(jù)共軛關(guān)系，陰轉(zhuǎn)子節(jié)圓半徑= 陽轉(zhuǎn)子節(jié)圓半
8
徑在本發(fā)明的一實(shí)施例中，齒高半徑r取(O. 43 O. 45)r2t, rQ由rQ = rlt+r_r2t獲得。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，直線段O2E2的長度取(O. 96 O. 97)r2t。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，PD2與O1O2的夾角tD2為8 10°。本發(fā)明所提出的無油螺桿壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子，其齒型相鄰曲線在連接點(diǎn)光滑過渡，氣體阻力小，在高轉(zhuǎn)速下仍然有較好的動力性能；同時(shí)齒型面積利用系數(shù)可以達(dá)到O. 58，在相同轉(zhuǎn)子直徑下，氣量超過現(xiàn)有無油螺桿壓縮機(jī)16%，非常適合工藝氣領(lǐng)域市場廣闊的低壓大流量場合。


為讓本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作詳細(xì)說明，其中圖I是本發(fā)明一實(shí)施例的無油螺桿壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的齒型總體示意圖。圖2是本發(fā)明一實(shí)施例的無油螺桿壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的齒型詳細(xì)示意圖。
具體實(shí)施例方式圖I是本發(fā)明一實(shí)施例的無油螺桿壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的齒型總體示意圖。轉(zhuǎn)子包括陰轉(zhuǎn)子20和陽轉(zhuǎn)子10。陰轉(zhuǎn)子20的中心為O2，陽轉(zhuǎn)子10的中心為Op轉(zhuǎn)子節(jié)圓交點(diǎn)為P。陰陽轉(zhuǎn)子中心距為A，陰轉(zhuǎn)子節(jié)圓半徑為r2t，陽轉(zhuǎn)子節(jié)圓半徑為rlt，陰轉(zhuǎn)子和陽轉(zhuǎn)子的直徑均為％。轉(zhuǎn)子齒高半徑為r，齒頂圓半徑為η。上述這些參數(shù)滿足A = rlt+r2tD0 = r2t+r0 = rlt+r根據(jù)圖I作出的螺桿壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子齒型，陰轉(zhuǎn)子型線由A2B2、B2C2, C2D2, D2E2, E2F2,F2G2、G2H2，陽轉(zhuǎn)子型線由A1B1、B1C1、C1D1、D1E1、E1F1、F1G1、G1H1組成。如圖2所示的，每一曲線段由起點(diǎn)和終點(diǎn)的點(diǎn)的組合命名。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，按以下步驟來生成轉(zhuǎn)子齒型(I)確定壓縮機(jī)陰陽轉(zhuǎn)子中心距A :根據(jù)共軛關(guān)系，陰轉(zhuǎn)子節(jié)圓半徑& = ，陽 8
轉(zhuǎn)子節(jié)圓半徑r2i
8(2)確定齒高半徑r和齒頂圓半徑!Ttl,為了獲得較大的齒間面積利用系數(shù),齒高半徑 r 取(O. 43 O. 45)r2t, r?？捎?r。= rlt+r-r2t 獲得。
(3)生成齒曲線C2D2和C1D1 :齒曲線C2D2和C1D1均為以P為中心，半徑為r的圓弧，PD2與O1O2的夾角tD2取(8 10° )，便于陽轉(zhuǎn)子齒頂鑲嵌密封筋，適應(yīng)無油螺桿壓縮機(jī)的
高溫工況。(4)生成齒曲線D1E1和D2E2，齒曲線D1E1為圓弧，中心O5在連線PD2I，半徑為1^取(O. 43 O. 45) T7O5E1與O5D1夾角tE1由D1E1的共軛齒曲線D2E2端點(diǎn)E2位置確定。根據(jù)齒曲線D1E1求出共軛齒曲線D2E2。在一實(shí)施例中，為了減小泄露三角形面積，同時(shí)保證E2F2能與齒頂圓F2G2光滑過渡，直線段O2E2的長度取(O. 96 O. 97) r2t，根據(jù)這個(gè)條件來確定tE1。(5)生成齒曲線E2F2和E1F1 :齒曲線E2F2為圓弧，與齒曲線D2E2在E2點(diǎn)相切，與齒 頂圓弧F2G2在點(diǎn)F2相切。作齒曲線D2E2在點(diǎn)E2的法線，由相切關(guān)系，圓弧E2F2的圓心點(diǎn)O8位于該法線上。由相切條件，O8F2與O2F2垂直，由該條件可確定圓弧圓弧E2F2的半徑，并依此作出圓弧E2F2。根據(jù)齒曲線E2F2求出共軛齒曲線E1Fp(6)生成齒曲線F2G2和F1G1 :齒曲線F2G2為圓弧，圓心在陰轉(zhuǎn)子節(jié)圓上，半徑為rQ，與圓弧且于點(diǎn)F2。齒曲線F1G1為圓弧，圓心在陽轉(zhuǎn)子節(jié)圓上，半徑為A，與圓弧且于點(diǎn)匕。(7)生成齒曲線B2C2和B1C1 :齒曲線B2C2為橢圓弧，其中心在節(jié)圓交點(diǎn)P，短軸端點(diǎn)為C2,短軸長度為r，長軸長度由相切條件確定橢圓弧B2C2在點(diǎn)B2的切線通過陰轉(zhuǎn)子中心
02。根據(jù)齒曲線B2C2求出共軛齒曲線B1Cp(8)生成齒曲線A2B2和A1B1 :齒曲線A2B2為圓弧，圓心在陰轉(zhuǎn)子節(jié)圓上，半徑為rQ，與圓弧且于點(diǎn)A2。齒曲線A1B1為圓弧，圓心在陽轉(zhuǎn)子節(jié)圓上，半徑為A，與圓弧且于點(diǎn)Ap(9)生成齒曲線G2H2和G1H1 :齒曲線G2H2為圓弧，圓心在陰轉(zhuǎn)子中心，半徑為r2t，O2H2的連線與O2A2的連線夾角為72°。齒曲線G1H1為圓弧，圓心在陰轉(zhuǎn)子中心，半徑為rlt，O1H1的連線與O1A1的連線夾角為72°。依據(jù)上述步驟所生成的轉(zhuǎn)子齒型為雙邊不對稱型，陰轉(zhuǎn)子端面型線包括五段圓弧、一段圓弧包絡(luò)線和一段橢圓包絡(luò)線，陽轉(zhuǎn)子端面型線包括五段圓弧、一段圓弧包絡(luò)線和一段橢圓。齒曲線的具體組成如下(I)陰轉(zhuǎn)子20的型線組成陰轉(zhuǎn)子第一段齒曲線A2B2為一段1/4圓弧，其圓心在陰轉(zhuǎn)子節(jié)圓上點(diǎn)O4，半徑為
rOo陰轉(zhuǎn)子第二段齒曲線B2C2為一段橢圓弧，其中心在節(jié)圓交點(diǎn)P，短軸端點(diǎn)為C2，橢圓弧與陰轉(zhuǎn)子節(jié)圓交于點(diǎn)B2，橢圓弧在點(diǎn)B2的切線通過陰轉(zhuǎn)子中心02。陰轉(zhuǎn)子第三段齒曲線C2D2為一段圓弧，其圓心在節(jié)圓交點(diǎn)P，半徑為r，點(diǎn)C2在轉(zhuǎn)子中心線O1O2上。陰轉(zhuǎn)子第四段齒曲線D2E2為一段圓弧包絡(luò)線，與陽轉(zhuǎn)子齒曲線D1E1互為共軛曲線。陰轉(zhuǎn)子第五段齒曲線E2F2為一段圓弧，該圓弧在點(diǎn)E2與齒曲線D2E2相切，與陰轉(zhuǎn)子節(jié)圓交于點(diǎn)F2,圓弧在點(diǎn)F2處的切線通過陰轉(zhuǎn)子中心02。陰轉(zhuǎn)子第六段齒曲線F2G2為一段1/4圓弧，其圓心在陰轉(zhuǎn)子節(jié)圓上點(diǎn)O7，半徑為
rOo陰轉(zhuǎn)子第七段齒曲線G2H2為一段圓弧，其圓心在陰轉(zhuǎn)子中心O2，半徑為r2t，02H2的連線與O2A2的連線夾角為72°。
(2)陽轉(zhuǎn)子10的型線組成陽轉(zhuǎn)子第一段齒曲線A1B1為一段1/4圓弧，其圓心在陰轉(zhuǎn)子節(jié)圓上點(diǎn)O3，半徑為
rOo陽轉(zhuǎn)子第二段齒曲線B1C1為一段橢圓包絡(luò)線，與陰轉(zhuǎn)子齒曲線B2C2互為共軛曲線，其端點(diǎn)C1與陰轉(zhuǎn)子齒曲線上點(diǎn)C2重合。
陽轉(zhuǎn)子第三段齒曲線C2D2為一段圓弧，與陰轉(zhuǎn)子齒曲線C1D1重合。陽轉(zhuǎn)子第四段齒曲線D1E1為一段圓弧，其中心在PD1的連線上點(diǎn)05。陽轉(zhuǎn)子第五段齒曲線E1F1為一段圓弧包絡(luò)線，與陰轉(zhuǎn)子齒曲線E2F2互為共軛曲線，其端點(diǎn)F1位于陽轉(zhuǎn)子節(jié)圓上。陽轉(zhuǎn)子第六段齒曲線F1G1為一段1/4圓弧，其圓心在陰轉(zhuǎn)子節(jié)圓上點(diǎn)O6，半徑為
rOo陽轉(zhuǎn)子第七段齒曲線G1H1為一段圓弧，其圓心在陰轉(zhuǎn)子中心O2，半徑為ApO1H1的連線與O1A1的連線夾角為120°。 這樣，陰轉(zhuǎn)子20的各個(gè)線段所連成的齒曲線A2-B2-C2-D2-E2-F2-G2-H2平滑曲線。同樣，陽轉(zhuǎn)子10的各個(gè)線段所連成的齒曲線，A1-B1-C1-D1-E1-F1-G1-H1也為平滑曲線。螺桿壓縮機(jī)的面積利用系數(shù)Cnl由下式確定
權(quán)利要求
1.一種無油螺桿壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子包含陽轉(zhuǎn)子和陰轉(zhuǎn)子，其中陰陽轉(zhuǎn)子中心距為A，陰轉(zhuǎn)子節(jié)圓半徑為r2t，陽轉(zhuǎn)子節(jié)圓半徑為rlt，陰轉(zhuǎn)子和陽轉(zhuǎn)子的直徑為Dtl,轉(zhuǎn)子齒高半徑為r,齒頂圓半徑為IV其中A = rlt+r2tD0 = r2t+r0 = rlt+r 所述陰轉(zhuǎn)子型線由曲線段A2B2、B2C2、C2D2、D2E2、E2F2、F2G2、G2H2組成，所述陽轉(zhuǎn)子型線由曲線段A1B1、B1C1、C1D1、D1E1、E1F1、F1G1、G1H1組成，每一曲線段由起點(diǎn)和終點(diǎn)的點(diǎn)的組合命名；其中，陰轉(zhuǎn)子的型線組成如下 第一段齒曲線A2B2為一段1/4圓弧，其圓心在陰轉(zhuǎn)子節(jié)圓上點(diǎn)O4，半徑為Γ(ι ； 第二段齒曲線B2C2為一段橢圓弧，其中心在節(jié)圓交點(diǎn)P，短軸端點(diǎn)為C2，橢圓弧與陰轉(zhuǎn)子節(jié)圓交于點(diǎn)B2，橢圓弧在點(diǎn)B2的切線通過陰轉(zhuǎn)子中心O2 ； 第三段齒曲線C2D2為一段圓弧，其圓心在節(jié)圓交點(diǎn)P，半徑為r，點(diǎn)C2在轉(zhuǎn)子中心線O1O2上； 第四段齒曲線D2E2為一段圓弧包絡(luò)線，與陽轉(zhuǎn)子齒曲線D1E1互為共軛曲線； 第五段齒曲線E2F2為一段圓弧，該圓弧在點(diǎn)E2與齒曲線D2E2相切，與陰轉(zhuǎn)子節(jié)圓交于點(diǎn)F2,圓弧在點(diǎn)F2處的切線通過陰轉(zhuǎn)子中心O2 ； 第六段齒曲線F2G2為一段1/4圓弧，其圓心在陰轉(zhuǎn)子節(jié)圓上點(diǎn)O7，半徑為Γ(ι ； 第七段齒曲線G2H2為一段圓弧，其圓心在陰轉(zhuǎn)子中心O2，半徑為r2t，O2H2的連線與O2A2的連線夾角為72° ; 陽轉(zhuǎn)子的型線組成如下 第一段齒曲線A1B1為一段1/4圓弧，其圓心在陰轉(zhuǎn)子節(jié)圓上點(diǎn)O3，半徑為Γ(ι ； 第二段齒曲線B1C1為一段橢圓包絡(luò)線，與陰轉(zhuǎn)子齒曲線B2C2互為共軛曲線，其端點(diǎn)C1與陰轉(zhuǎn)子齒曲線上點(diǎn)C2重合； 第三段齒曲線C2D2為一段圓弧，與陰轉(zhuǎn)子齒曲線C1D1重合； 第四段齒曲線D1E1為一段圓弧，其中心在PD1的連線上點(diǎn)O5 ； 第五段齒曲線E1F1為一段圓弧包絡(luò)線，與陰轉(zhuǎn)子齒曲線E2F2互為共軛曲線，其端點(diǎn)F1位于陽轉(zhuǎn)子節(jié)圓上； 第六段齒曲線F1G1為一段1/4圓弧，其圓心在陰轉(zhuǎn)子節(jié)圓上點(diǎn)O6，半徑為Γ(ι ； 第七段齒曲線G1H1為一段圓弧，其圓心在陰轉(zhuǎn)子中心O2，半徑為rlt，O1H1的連線與O1A1的連線夾角為120°。
2.如權(quán)利要求I所述的無油螺桿壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子，其特征在于， 根據(jù)共軛關(guān)系，陰轉(zhuǎn)子節(jié)圓半徑
3.如權(quán)利要求I所述的無油螺桿壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子，其特征在于，齒高半徑r取(O.43 O.45)r2t, r。由 r。= rlt+r-r2t 獲得。
4.如權(quán)利要求I所述的無油螺桿壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子，其特征在于，直線段O2E2的長度取(O. 96 O. 97)r2to
5.如權(quán)利要求I所述的無油螺桿壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子，其特征在于，PD2與O1O2的夾角tD2為.8 10°。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種無油螺桿壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子，包括陽轉(zhuǎn)子和陰轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子齒形為雙邊不對稱型，陰轉(zhuǎn)子端面型線包括五段圓弧、一段圓弧包絡(luò)線和一段橢圓包絡(luò)線，陽轉(zhuǎn)子端面型線包括五段圓弧、一段圓弧包絡(luò)線和一段橢圓。設(shè)計(jì)齒型線，使得齒型相鄰曲線在連接點(diǎn)光滑過渡，而且齒型面積利用系數(shù)更大。
文檔編號F04C18/16GK102900672SQ20111021152
公開日2013年1月30日 申請日期2011年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月27日
發(fā)明者蔡宏, 鐘子健, 楊毅, 楊劍, 胡濤, 劉濤 申請人:中國船舶重工集團(tuán)公司第七一一研究所