本發(fā)明涉及雙螺桿液體泵，特別涉及適用于雙螺桿液體泵的一種全光滑的雙螺桿液體泵螺桿轉(zhuǎn)子。
背景技術(shù)：
雙螺桿液體泵是一種容積式液體泵，依靠兩個相互嚙合的螺桿轉(zhuǎn)子在泵體內(nèi)形成多個封閉腔，通過同步齒輪的帶動作同步異向雙回轉(zhuǎn)運動，密封腔連續(xù)的從吸入口移向排出口，實現(xiàn)液體的輸送。其核心部件是一對相互嚙合的螺桿轉(zhuǎn)子，螺桿轉(zhuǎn)子端面型線的設(shè)計直接影響到泵的性能。常用的雙螺桿液體泵端面型線是由圓弧-圓弧的包絡(luò)線和點嚙合擺線組成；這種螺桿轉(zhuǎn)子端面型線中存在四個不光滑連接點，螺桿轉(zhuǎn)子容易發(fā)生磨損，降低泵的使用壽命，工作過程中會增大泵的泄漏量，從而降低雙螺桿液體泵的容積利用率。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明為了解決上述問題，同時為了豐富雙螺桿液體泵螺桿轉(zhuǎn)子端面型線類型，提出了一種全光滑的雙螺桿液體泵螺桿轉(zhuǎn)子。本發(fā)明采用圓弧和擺線的等距線的嚙合方式代替常用的點和擺線的嚙合方式，使得端面型線中各曲線段之間實現(xiàn)光滑連接，沒有不光滑連接點；進而得到全光滑的螺桿轉(zhuǎn)子。工作過程中，螺桿轉(zhuǎn)子端面型線在同步異向雙回轉(zhuǎn)運動下能夠?qū)崿F(xiàn)正確嚙合，端面型線之間的嚙合由原來的點嚙合變?yōu)榫€嚙合，進而螺桿轉(zhuǎn)子之間的嚙合由原來的線嚙合變?yōu)槊鎳Ш希惶岣吡寺輻U轉(zhuǎn)子的耐磨性和密封性能，提高螺桿轉(zhuǎn)子的使用壽命；同時也降低了螺桿轉(zhuǎn)子嚙合過程中所形成的封閉容積，提高了雙螺桿液體泵的性能；對豐富雙螺桿液體泵螺桿轉(zhuǎn)子端面型線的類型和提高其工作性能具有重要意義。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
一種全光滑的雙螺桿液體泵螺桿轉(zhuǎn)子，包括左螺桿轉(zhuǎn)子(701)和右螺桿轉(zhuǎn)子(702)；左螺桿轉(zhuǎn)子(701)的左端面型線(501)包括6段圓弧、2段長幅外擺線的等距線和2段外擺線的等距線；左螺桿轉(zhuǎn)子(701)的左端面型線(501)按逆時針方向依次為：齒根圓弧lab、長幅外擺線的等距線bc、第一過渡圓弧cd、外擺線的等距線de、第一圓弧ef、齒頂圓弧fgh、第二圓弧hi、第二外擺線的等距線ij、第二過渡圓弧jk、第二長幅外擺線的等距線kl；所述的左端面型線(501)中，其相鄰曲線間均光滑連接，不存在不光滑連接點，形成全光滑的端面型線；所述的左端面型線(501)關(guān)于y軸對稱；采用第一圓弧ef、外擺線的等距線de、第一過渡圓弧cd、長幅外擺線的等距線bc和第二圓弧hi、第二外擺線的等距線ij、第二過渡圓弧jk、第二長幅外擺線的等距線kl，八段曲線將齒頂圓弧fgh和齒根圓弧lab光滑連接。
一種全光滑的雙螺桿液體泵螺桿轉(zhuǎn)子，左螺桿轉(zhuǎn)子(701)的左端面型線(501)和右螺桿轉(zhuǎn)子(702)的右端面型線(502)完全相同；左端面型線(501)和右端面型線(502)在同步異向雙回轉(zhuǎn)運動中能夠?qū)崿F(xiàn)正確嚙合，左端面型線(501)中的齒根圓弧lab、長幅外擺線的等距線bc、第一過渡圓弧cd、外擺線的等距線de、第一圓弧ef、齒頂圓弧fgh、第二圓弧hi、第二外擺線的等距線ij、第二過渡圓弧jk、第二長幅外擺線的等距線kl，分別與右端面型線(502)中的齒頂圓弧fgh、第一圓弧ef、外擺線的等距線de、第一過渡圓弧cd、長幅擺線的等距線bc、齒根圓弧lab、第二長幅外擺線的等距線kl、第二過渡圓弧jk、第二外擺線的等距線ij、第二圓弧ih正確嚙合.
一種全光滑的雙螺桿液體泵螺桿轉(zhuǎn)子，其左螺桿轉(zhuǎn)子(701)的左端面型線(501)生成方法如下：
①按以下方程生成5段曲線，分別為齒根圓(1)、齒頂圓(2)、節(jié)圓(3)、長幅外擺線(4)和外擺線(5)，各段曲線方程如下：
齒根圓(1)的方程為：
齒頂圓(2)的方程為：
節(jié)圓(3)的方程為：
長幅外擺線(4)的方程為：
外擺線(5)的方程為：
以上：t—為角度參數(shù)，rad；r2—為節(jié)圓半徑，mm；r1—為齒頂圓半徑，mm；r3—為齒根圓半徑，mm；且2r2＝r1+r3；r1—圓(7)半徑；r2—過渡圓(9)半徑；
②將外擺線(5)向外側(cè)等距偏移r2得到外擺線的等距線(6)，將外擺線的等距線(6)向外側(cè)等距偏移r1，并與以o2為圓心以r1-r1為半徑的圓相交，以交點為圓心作半徑為r1的圓(7)，圓(7)與齒頂圓(2)相切，切點為f，與外擺線的等距線(6)相切，切點為e，得到第一圓弧ef和外擺線的等距線de；
③將長幅外擺線(4)向外側(cè)等距偏移r1得到長幅外擺線的等距線(8)，以o2為圓心以r1-r2為半徑的圓與x軸相交，以交點為圓心作半徑為r2的過渡圓(9)，將長幅外擺線的等距線(8)旋轉(zhuǎn)α角，得到過渡圓(9)與長幅外擺線的等距線(8)相切，切點為c，過渡圓(9)與外擺線的等距線(6)相切，切點為d，得到第一過渡圓弧cd和長幅外擺線的等距線bc；
其中，旋轉(zhuǎn)角度
以o為圓心以r1-r1為半徑的圓：x2+y2＝(r1-r1)2
外擺線的等距線(6)向外側(cè)等距偏移r1后得到的曲線，其方程如下：
④將上述得到的長幅外擺線的等距線bc、第一過渡圓弧cd、外擺線的等距線de和第一圓弧ef關(guān)于y軸對稱即得到第二長幅外擺線的等距曲線kl、第二過渡圓弧jk、第二外擺線的等距曲線ij和第二圓弧hi。
一種全光滑的雙螺桿液體泵螺桿轉(zhuǎn)子，左螺桿轉(zhuǎn)子(701)由左端面型線(501)沿左螺旋線作軸向螺旋展開生成；右螺桿轉(zhuǎn)子(702)由右端面型線(502)沿右螺旋線作軸向螺旋展開生成；左螺桿轉(zhuǎn)子(701)和右螺桿轉(zhuǎn)子(702)上的螺旋齒面間能夠?qū)崿F(xiàn)全部光滑連接，形成全光滑的雙螺桿液體泵螺桿轉(zhuǎn)子；
右螺旋線方程為：
左螺旋線方程為：
以上：r—螺旋線半徑，mm；p—螺桿轉(zhuǎn)子螺距，mm；τ—螺旋展開角，rad；n—螺距個數(shù)。
一種全光滑的雙螺桿液體泵螺桿轉(zhuǎn)子，將左螺桿轉(zhuǎn)子(701)的左端面型線(501)中的齒頂圓弧fgh對應(yīng)的圓心角β改為90-2α，齒根圓弧lab對應(yīng)的圓心角也改為90-2α，得到雙齒螺桿轉(zhuǎn)子一側(cè)端面型線(401)，一側(cè)端面型線(401)在節(jié)圓圓周上通過180°均勻分布，就得到完整的雙齒螺桿轉(zhuǎn)子端面型線(402)。
一種雙螺桿液體泵，使用上述的一種全光滑的雙螺桿液體泵螺桿轉(zhuǎn)子。
一種雙螺桿液體泵，使用上述的一種雙齒全光滑的雙螺桿液體泵螺桿轉(zhuǎn)子。
所提出的一種全光滑的雙螺桿液體泵螺桿轉(zhuǎn)子具以下優(yōu)點：
①采用圓弧和擺線的等距線的嚙合方式，實現(xiàn)端面型線中各曲線段之間光滑連接，改善螺桿轉(zhuǎn)子的受力特性，提高了螺桿轉(zhuǎn)子的耐磨和使用壽命；
②工作過程中，螺桿轉(zhuǎn)子之間的嚙合由原來的線嚙合變?yōu)槊鎳Ш?；提高了螺桿轉(zhuǎn)子的耐磨性和密封性能，提高螺桿轉(zhuǎn)子的使用壽命；
③降低了螺桿轉(zhuǎn)子嚙合過程中所形成的封閉容積，提高了雙螺桿液體泵的性能；
④豐富了雙螺桿液體泵螺桿轉(zhuǎn)子端面型線類型。
附圖說明
圖1為常用的雙螺桿液體泵的螺桿轉(zhuǎn)子端面型線圖。
圖2為全光滑的雙螺桿液體泵螺桿轉(zhuǎn)子左端面型線(501)圖。
圖3為全光滑的雙螺桿液體泵螺桿轉(zhuǎn)子左端面型線(501)的生成圖。
圖4為一種雙齒全光滑的雙螺桿液體泵螺桿轉(zhuǎn)子端面型線的生成圖。
圖5為2個全光滑的端面型線的嚙合圖。
圖6為2個全光滑的端面型線在不同相位處的嚙合圖。
圖7為2個全光滑的雙螺桿液體泵螺桿轉(zhuǎn)子的嚙合圖。
圖中：r2—為節(jié)圓半徑；r1—為齒頂圓半徑；r3—為齒根圓半徑；r1—圓(7)半徑；r2—過渡圓(9)半徑；401—雙齒螺桿轉(zhuǎn)子一側(cè)端面型線；402—雙齒螺桿轉(zhuǎn)子端面型線；501—左端面型線；502—右端面型線；701—左螺桿轉(zhuǎn)子；702—右螺桿轉(zhuǎn)子；1—齒根圓；2—齒頂圓；3—節(jié)圓；4—長幅外擺線；5—外擺線；6—外擺線的等距線；7—圓；8—長幅外擺線的等距線；9—過渡圓；α—旋轉(zhuǎn)角度。
具體實施方式：
下面結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明作進一步說明。
如圖1所示，為常用的雙螺桿液體泵的螺桿轉(zhuǎn)子端面型線圖，由齒根圓弧ab、長幅外擺線bc、外擺線cd、齒頂圓弧de、外擺線ef、長幅外擺線fa組成；在長幅外擺線bc、fa分別和外擺線cd、ef連接處有兩個不光滑連接點，且外擺線cd和ef與齒頂圓弧de連接時也存在兩個不光滑連接點；由于不光滑連接點的存在，螺桿轉(zhuǎn)子端面型線不光滑，降低了螺桿轉(zhuǎn)子的耐磨性和受力性能。
如圖2所示，為全光滑的雙螺桿液體泵螺桿轉(zhuǎn)子左端面型線(501)圖，左端面型線(501)包括6段圓弧、2段長幅外擺線的等距線和2段外擺線的等距線；左端面型線(501)按逆時針方向依次為：齒根圓弧lab、長幅外擺線的等距線bc、第一過渡圓弧cd、外擺線的等距線de、第一圓弧ef、齒頂圓弧fgh、第二圓弧hi、第二外擺線的等距線ij、第二過渡圓弧jk、第二長幅外擺線的等距線kl；所述的左端面型線(501)中，其相鄰曲線間均光滑連接，不存在不光滑連接點，形成全光滑的端面型線；所述的左端面型線(501)關(guān)于y軸對稱；采用第一圓弧ef、外擺線的等距線de、第一過渡圓弧cd、長幅外擺線的等距線bc和第二圓弧hi、第二外擺線的等距線ij、第二過渡圓弧jk、第二長幅外擺線的等距線kl，八段曲線將齒頂圓弧fgh和齒根圓弧lab光滑連接。可見所提出的全光滑的雙螺桿液體泵螺桿轉(zhuǎn)子端面型線，實現(xiàn)各曲線段之間的光滑連接，消除不光滑連接點；提高螺桿轉(zhuǎn)子的耐磨性，改善了螺桿轉(zhuǎn)子的受力特性，提高螺桿轉(zhuǎn)子的使用壽命。
如圖3所示，為全光滑的雙螺桿液體泵螺桿轉(zhuǎn)子左端面型線(501)的生成圖，其生成方法如下：
①按以下方程生成5段曲線，分別為齒根圓(1)、齒頂圓(2)、節(jié)圓(3)、長幅外擺線(4)和外擺線(5)，各段曲線方程如下：
齒根圓(1)的方程為：
齒頂圓(2)的方程為：
節(jié)圓(3)的方程為：
長幅外擺線(4)的方程為：
外擺線(5)的方程為：
以上：t—為角度參數(shù)，rad；r2—為節(jié)圓半徑，mm；r1—為齒頂圓半徑，mm；r3—為齒根圓半徑，mm；且2r2＝r1+r3；r1—圓(7)半徑；r2—過渡圓(9)半徑；
②將外擺線(5)向外側(cè)等距偏移r2得到外擺線的等距線(6)，將外擺線的等距線(6)向外側(cè)等距偏移r1，并與以o2為圓心以r1-r1為半徑的圓相交，以交點為圓心作半徑為r1的圓(7)，圓(7)與齒頂圓(2)相切，切點為f，與外擺線的等距線(6)相切，切點為e，得到第一圓弧ef和外擺線的等距線de；
③將長幅外擺線(4)向外側(cè)等距偏移r1得到長幅外擺線的等距線(8)，以o2為圓心以r1-r2為半徑的圓與x軸相交，以交點為圓心作半徑為r2的過渡圓(9)，將長幅外擺線的等距線(8)旋轉(zhuǎn)α角，得到過渡圓(9)與長幅外擺線的等距線(8)相切，切點為c，過渡圓(9)與外擺線的等距線(6)相切，切點為d，得到第一過渡圓弧cd和長幅外擺線的等距線bc；
其中，旋轉(zhuǎn)角度
以o為圓心以r1-r1為半徑的圓：x2+y2＝(r1-r1)2
外擺線的等距線(6)向外側(cè)等距偏移r1后得到的曲線，其方程如下：
④將上述得到的長幅外擺線的等距線bc、第一過渡圓弧cd、外擺線的等距線de和第一圓弧ef關(guān)于y軸對稱即得到第二長幅外擺線的等距曲線kl、第二過渡圓弧jk、第二外擺線的等距曲線ij和第二圓弧hi。
如圖4所示，為一種雙齒全光滑的雙螺桿液體泵螺桿轉(zhuǎn)子端面型線的生成圖，其生成方法是在左端面型線(501)生成的基礎(chǔ)上，將齒頂圓弧fgh對應(yīng)的圓心角β改為90-2α，齒根圓弧lab對應(yīng)的圓心角也改為90-2α，得到雙齒螺桿轉(zhuǎn)子一側(cè)端面型線(401)，雙齒螺桿轉(zhuǎn)子一側(cè)端面型線(401)在節(jié)圓圓周上通過180°均勻分布，就得到完整的雙齒螺桿轉(zhuǎn)子端面型線(402)。
如圖5所示，為2個全光滑的端面型線的嚙合圖，相互嚙合的左端面型線(501)和右端面型線(502)完全相同；工作過程中，左端面型線(501)中的齒根圓弧lab、長幅外擺線的等距線bc、第一過渡圓弧cd、外擺線的等距線de、第一圓弧ef、齒頂圓弧fgh、第二圓弧hi、第二外擺線的等距線ij、第二過渡圓弧jk、第二長幅外擺線的等距線kl，分別與右端面型線(502)中的齒頂圓弧fgh、第一圓弧ef、外擺線的等距線de、第一過渡圓弧cd、長幅擺線的等距線bc、齒根圓弧lab、第二長幅外擺線的等距線kl、二過渡圓弧jk、第二外擺線的等距線ij、第二圓弧ih，能夠?qū)崿F(xiàn)曲線段之間的正確嚙合。
如圖6所示，為2個全光滑的端面型線在不同相位處的嚙合圖，(a)～(e)圖中各相鄰圖之間的相位角相差4°，其中(a)圖螺桿轉(zhuǎn)子端面型線與x軸的正向夾角為10°，即由左端面型線(501)順時針旋轉(zhuǎn)14°，右端面型線(502)逆時針旋轉(zhuǎn)14°得到；(e)～(g)圖中各相鄰圖之間相位角相差8°；(g)～(h)圖之間相位角相差10°；在(a)～(g)圖中，左端面型線(501)中的第一過渡圓弧cd與右端面型線(502)中外擺線的等距線de相互嚙合；在(d)～(g)圖中左端面型線(501)中的長幅外擺線的等距線bc與右端面型線(502)中第一圓弧ef相互嚙合；左端面型線(501)關(guān)于y軸對稱，而且左端面型線(501)和右端面型線(502)完全相同，則關(guān)于y軸對稱的組成曲線有相同的嚙合關(guān)系。
如圖7所示，為2個全光滑的雙螺桿液體泵螺桿轉(zhuǎn)子的嚙合圖，左螺桿轉(zhuǎn)子(701)由左端面型線(501)沿左螺旋線作軸向螺旋展開生成；右螺桿轉(zhuǎn)子(702)由右端面型線(502)沿右螺旋線作軸向螺旋展開生成；左螺桿轉(zhuǎn)子(701)和右螺桿轉(zhuǎn)子(702)上的螺旋齒面間能夠?qū)崿F(xiàn)全部光滑連接，形成全光滑的雙螺桿液體泵螺桿轉(zhuǎn)子。
上述雖然結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式進行了描述，但并非對本發(fā)明保護范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護范圍以內(nèi)。