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：
本发明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。
发明内容
本发明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发明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Z, = 6，星轮2的齿数Z2 =11，螺杆l直径d,与星轮2直径d2相同，螺杆l中心线与星轮2中心线距 A = 0.8山时，则e = 0.2山，齿顶的啮合角Ct顶在28° 42°范围内变动，齿 根的啮合角Ct根=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"=;|^7 ，大小端的
sin 42° smi,
距离为e-0.2d,时，此时变径母面的尺寸就确定了 (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Oi _ 02移动并且沿螺 杆轴线作螺旋运动，当移至O,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fgr-!二 (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，本发明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。
下面结合附图和具体实施方式
来详细说明本发明；
图1为本发明所述的螺杆与星轮啮合状态的结构示意图la为本发明所述的螺杆与星轮啮合状态的立体结构示意其中，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&:星轮转角
图2为本发明所述的齿根、齿顶啮合角曲线图3为本发明所述的变径母面二次包络得出的瞬时接触线图3a为本发明所述的变径母面示意图3b为本发明所述的变径母面另一状态结构示意其中图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为本发明所述的变径母面螺杆的加工示意其中图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；J3刀具移动路线与螺杆中心线 的夹角
图5为本发明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。
具体实施例方式
为了使本发明实现的技术手段、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，进一步阐述本发明。 下面对本发明进行举例说明
螺杆1外径d产230mm，星轮2外径dfd产230mm，螺杆1中心线与星轮2中心线的距离A=184 mm，星轮齿深或者螺杆槽深e = 0.2di =0.2X230 = 46mm，螺杆槽宽B-34.5mm (见图l)。
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)。
小端直掛===8'966齡- 9, sin420 sin420
大端直飾=-== 20.521鹏R:20mm
sinl70 sinl70
母面斜角or踏"^^= 6.818 g 46
以小端直径为09，大端直径为020，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(O) —致。
2) 、调整进刀路线0^2与螺杆槽中心线的夹角P
綺"=^~ =1J^~=22.4794。 、2乂 2
3) 、从O到Ch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O — O,移动且沿螺杆轴线作旋转运动，当移至Oi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(O)沿O — 02移动且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夕卜，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4)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d 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发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行 业的技术人员应该了解，本发明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发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本 发明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发明范围 内。本发明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
1、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2^ = ^^ ，大端直径2/ = ^，大小端sm42° sin 17的距离为e-0.2山。
3、 根据权利要求2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，螺杆(1)和星轮(2)由以下方法加工而成，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Oi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；其中；再用此种方法加工出的螺杆作为特种刀具，加工出星轮。
全文摘要
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F04C29/00GK101649837SQ20091005376
公开日2010年2月17日 申请日期2009年6月25日 优先权日2009年6月25日
发明者威 奚, 曾跃波, 贾安全 申请人:上海孚创螺杆技术有限公司