专利名称：具有变径母面二次包络单螺杆啮合型线的单螺杆啮合机构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及流体机械技术领域，具体的来说涉及单螺杆压縮机或单螺杆膨胀
机上的单螺杆啮合机构。
背景技术：
利用两直线刀刃，沿螺杆中心按螺杆付所规定的相对运动，直接形成螺杆槽两侧 面，称为直母线型面。这种型面加工过程简单，刀具、工装也简单，星轮是通过成形工艺加工 出来的，星轮分度误差影响了啮合精度，啮合线是一条不变的直线，易磨损，啮合间隙很快 就变大，泄漏量大，啮合齿面不能形成动压液膜，星轮使用寿命低，现有的单螺杆压縮机大 多数都采用这种齿形。 直线二次包络型线。这种型线螺杆槽的加工形成原理与直线母面型线原理一样， 所不同的是，星轮是用已经加工出来的螺杆作为成形滚刀，滚削而成。这种加工方法能使啮 合面形成液膜，克服加工螺杆时的分度误差所引起的啮合精度低的缺点。直线母面、直线二 次包络型线都不可展开，加工时不能用绕自身轴线转动的刀具加工螺杆槽，因此不能铣削 和磨削，很难进行批量生产。且成形滚刀本身加工十分困难，需要设计生产专用的铲磨机 床。成本很高。 以圆柱面为母面绕螺杆轴线作啮合运动，而包络形成的螺杆槽侧面，称为圆柱母 面一次包络型线。以此方法加工的螺杆，作为成形滚刀，用它包络出星轮叫做圆柱母面二次 包络型线。星轮与螺杆啮合时能形成液膜，能建立动压液膜，磨损小、密封效果好。但是，圆 柱母面二次包络型线的啮合线有近十度左右的倾角。极易造成泄漏。二次包络的星轮与螺 杆啮合时，同时存在两条瞬时接触线，提高了承载能力，还能建立动压液膜，还能增加承载 能力，减小星轮的磨损，提高使用寿命。 直线母面型线，直线二次包络型线，圆柱母面一次包络型线，圆柱母面二次包络型 线螺杆与星轮的啮合线都是一条线。作为压縮机或者膨胀机它的工作压力都不可能超过 4MPa。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种具有变径母面二次包络单螺杆啮 合型线的单螺杆啮合机构。其中变径母面二次包络单螺杆啮合型线，螺杆与星轮的啮合线， 能形成一个宽为2毫米左右的啮合面，同时还存在一条和原啮合线相垂直的瞬间接触线， 并且在这二处地方都能形成动压液膜，提高了啮合齿面的接触强度，延长了星轮的使用寿 命。 为了解决上述问题本实用新型的技术方案是这样的 具有变径母面二次包络单螺杆啮合型线的单螺杆啮合机构，包括一个单螺杆1和 与单螺杆1啮合的星轮2，单螺杆1的头数^ = 6，星轮2的齿数Z2 = 11，螺杆1直径&与 星轮2直径d2相同，螺杆1中心线与星轮2中心线距A = 0. 84时，则e = 0. 2dp齿顶的啮合角a顶在28。 42°范围内变动，齿根的啮合角afi=17° (参见图2)。 变径母面二次包络啮合型线必须满足啮合角的要求，螺杆1和星轮2啮合时才不
会干涉。根据这个要求当星轮2中心线位置与螺杆1中心线位置高为h时，变径母面的小
端直径2r-^^，大端直径2及-^^，大小端的距离为e = 0. 2c^时，此时变径母面的 sin42 sinl7"
尺寸就确定了 (见图3和图3a，图3b)。 以变径母面做成铣刀或磨轮，通过螺杆1中心线0沿0「02移动并且沿螺杆轴线 作螺旋运动，当移至C^时，刀头或砂轮同时也向逆时针转动一个Y角，当移至02时，刀头 或砂轮同时也向顺时针转动一个Y角，而包络形成螺旋槽侧面(见图4和图3b)。其中
《/ = :^:(见图3)。再用此种方法加工出的螺杆作为特种刀具，加工出星轮，这就叫做"变
径母面二次包络单螺杆啮合型线"。 有益效果，本实用新型所述的变径母面二次包络单螺杆啮合型线，啮合线的倾角 可减小一半。使单螺杆压縮机和膨胀机的工作压力能够超过4MPa，可以达到4MPa 10MPa。 拓宽了单螺杆压縮机和膨胀机的应用领域。
以下结合附图和具体实施方式
来详细说明本实用新型；
图1为本实用新型所述的螺杆与星轮啮合状态的结构示意图； 图la为本实用新型所述的螺杆与星轮啮合状态的立体结构示意图； 其中，
图1和图la中1、螺杆2、星轮；dl :螺杆外径d2 :星轮外径A :螺杆中
心线与星轮中心线的距离B:螺杆槽宽度e:螺杆槽的最大深度小星轮转角 图2为本实用新型所述的齿根、齿顶啮合角曲线图； 图3为本实用新型所述的变径母面二次包络得出的瞬时接触线图； 图3a为本实用新型所述的变径母面示意图； 图3b为本实用新型所述的变径母面另一状态结构示意图； 其中图3中，2r :为小端直径；2R :为大端直径；e :为大、小端直径的距离；Y :为变 径母面半锥角 图4为本实用新型所述的变径母面螺杆的加工示意图； 其中图4中，r :为刀具小端半径；R :为刀具大端半径；h :为星轮中心比螺杆中心 位置高出值；0 :为螺杆中心位置；01-02 :刀具移动路线；B :螺杆槽宽度；P刀具移动路线 与螺杆中心线的夹角 图5为本实用新型所述的啮合线和二次包络型线的结构示意图； 其中Q为星轮与螺杆啮合时的二次包络曲面。
具体实施方式为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下
面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。 下面对本实用新型进行举例说明[0027] 螺杆1外径& = 230mm，星轮2外径d2 = = 230mm，螺杆1中心线与星轮2中 心线的距离A = 184mm，星轮齿深或者螺杆槽深e = 0. 2c^ = 0. 2 X 230 = 46mm，螺杆槽宽B =34. 5mm(见
图1)。 当星轮中心位置比螺杆中心位置高出h = 3mm时，变径母面二次包络单螺杆啮合 型线的设计与计算如下 1.变径母面参数r、 R、 Y的确定(见图3)。 小端直径2r =-=-= 8.9668取2r = 9mm
sin420 sin42。
2/z 2x3大端直径2/ =-=-= 20.5218取2R = 20mm
sinl7。 sinl70
及—r K)-斗5母面斜角《^^^/=-=-= 6.818
g 46 以小端直径为①9，大端直径为①20，大小端之间的距离为46mm的圆锥体做成铣 刀或者磨轮，叫做圆锥体铣刀或者圆锥体磨头，用它来加工单螺杆。 变径母面单螺杆的加工(见图2) 2.(参看图3a、图3b和图4)。
1) 、调整圆锥体铣刀或圆锥体磨头的中心与螺杆的中心(0) —致。
2) 、调整进刀路线0^2与螺杆槽中心线的夹角13
=22.4794。
(^-i ) ^-10 v2 2 3)、从0到(^进刀切削过程圆锥体铣刀或圆锥体磨轮，通过螺杆中心线(0)沿 0-(^移动且沿螺杆袖线作旋转运动，当移至(^时，铣刀头或砂轮头向逆时针转一个Y角， 就完成了螺槽左侧的切削。
4)、从0到02进刀切削过程圆锥体铣刀或圆锥体磨头，通过螺杆中心线(0)沿
0-02移动旦沿螺杆轴线作螺旋运动，当移至02时，铣刀头或砂轮头向顺时针转一个Y角，
就完成了螺槽右侧的切削。 3.变径母面二次包络星轮的加工 用前面叙述的方法加工出的螺杆，按照逆向工程原理，可以十分准确地加工出星 轮。称为变径母面二次包络星轮。
4.变径母面二次包络星轮与螺杆的啮合(见图5) 星轮和螺杆啮合时，星轮的工作面在每一瞬时的共轭接触线除了星轮的一条母线 q外，还有因二次包络而形成的另二条共轭接触线。 一条在母线q之上，另一条在母线q之 下，形成一个连续的曲面Q。只有当星轮在某一转角小时，才能实现螺杆和星轮的共轭接 触。在之前(或之后)，它都侵入了螺杆实体而发生干涉，这一部份Q曲面是不可用的。根 据共轭原理建立数学模型，调整啮合副参数使其在有效的转角小范围内，最大限度地实现 Q在有用的区域内，以增加星轮侧面的啮合面积。 按照共轭原理，可建立精确的数学模型，为求解多个超越方程，进行了大量的数值运算，并将计算结果在UG环境下实现三维仿真，在屏幕的虚拟环境中，将一个齿的全啮合过程，分解为数十个场景，可以一 目了然地观察它们的瞬时啮合状态。 以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
权利要求具有变径母面二次包络单螺杆啮合型线的单螺杆啮合机构，包括一个单螺杆(1)和与单螺杆(1)啮合的星轮(2)，其特征在于，单螺杆(1)的头数Z1＝6，星轮(2)的齿数Z2＝11，螺杆(1)直径d1与星轮(2)直径d2相同，螺杆(1)中心线与星轮(2)中心线距A＝0.8d1时，则e＝0.2d1，齿顶的啮合角α顶在28°～42°范围内变动，齿根的啮合角α根＝17°
2. 根据权利要求1所述的具有变径母面二次包络单螺杆啮合型线的单螺杆啮合机构， 其特征在于，当星轮(2)中心线位置与螺杆(1)中心线位置高为h时，变径母面的小端直径2r=^7 ，大端直径2及=^7 ，大小端的距离为e = 0.2(1" sm42" sml7。
专利摘要一种具有变径母面二次包络单螺杆啮合型线的单螺杆啮合机构，其中变径母面二次包络单螺杆啮合型线，螺杆与星轮的啮合线，能形成一个宽为2毫米左右的啮合面，同时还存在一条和原啮合线相垂直的瞬间接触线，并且在这二处地方都能形成动压液膜，提高了啮合齿面的接触强度，延长了星轮的使用寿命。啮合线的倾角可减小一半。使单螺杆压缩机和膨胀机的工作压力能够超过4MPa，可以达到4MPa～10MPa。拓宽了单螺杆压缩机和膨胀机的应用领域。
文档编号B23G1/32GK201461864SQ200920077020
公开日2010年5月12日 申请日期2009年6月25日 优先权日2009年6月25日
发明者奚威, 曾跃波, 贾安全 申请人:上海孚创螺杆技术有限公司