专利名称：一种螺杆压缩机转子新齿型的制作方法
技术领域：
本发明涉及在压缩机腔体内共轭啮合运转的转子端面齿型，特别涉及一对螺杆压缩机的转子端面齿型。
二.技术背景现有的螺杆压缩机，一般由一对螺旋形转子在包容它们的压缩机腔体内相互啮合，一个为阳转子，另一个为阴转子，形成吸气、压缩和排气的循环工作过程。螺杆转子端面齿型一般由多段组成齿曲线首尾连接而成，常用的组成曲线主要有点、直线、摆线、圆弧、椭圆、渐开线及抛物线等。
三.
发明内容
本发明的目的是在吸取国内外现有螺杆压缩机齿型优点的基础上，研制出一种新型螺杆压缩机转子齿型，使转子接触线短，泄漏三角形小，过流面积大。同时，这种新型螺杆压缩机转子齿型的各段组成齿曲线之间光滑连接，转子型线呈流线型，不仅可以减小气体动力损失，降低噪音，效率高，功耗低，具有优良的压缩机热力学性能；而且便于采用成型铣刀和滚刀加工，延长刀具的寿命，也便于采用磨削加工，具有良好的机加工性能。
本发明的组成齿曲线有下面几种方案(一)螺杆端面齿型只由三段圆弧性质、一段椭圆性质的齿曲线组成；(二)除包含三段圆弧性质、一段椭圆性质的四段齿曲线外，又可以在阳转子齿顶加上齿顶圆弧，在阴转子齿根加上齿根圆弧；(三)除包含三段圆弧性质、一段椭圆性质的四段齿曲线外，又可以在阴转子齿顶加上齿顶圆弧，在阳转子齿根加上齿根圆弧；(四)除包含三段圆弧性质、一段椭圆性质的四段齿曲线外，又可以在阳转子、阳转子的齿顶和齿根同时加上齿顶圆弧和齿根圆弧。以阳转子半径R1的不同尺寸构成螺杆压缩机的阳转子和阴转子的齿型系列，相邻的两段组成齿曲线在连接点处具有公切线。
本发明包含的四段组成齿曲线在阴转子(F)和阳转子(M)上的组成如下阴转子(F)端面的四段齿曲线组成a2b2段椭圆弧，为传力面齿型，由在阴转子(F)上，中心在节圆Fj内的O5点上，长半轴为O5a2，短半轴为O5b2的四分之一椭圆形成。
b2c2段圆弧，由在阴转子(F)上，中心在两节圆Fj、Mj的交点p上，半径为(R1-R1j)的圆弧形成。
c2d2段圆弧包络线，为密封面齿型，是当阳转子(M)节圆Mj沿阴转子(F)节圆Fj作纯滚动时，由阳转子(M)上的圆心在O1O2连线上O4点、半径为R4的圆弧运动所形成轨迹的包络线。
d2a2段圆弧，为密封面齿型，由在阴转子(F)上，圆心为O3点，半径为R3的圆弧形成。
阳转子(M)端面的四段齿曲线组成a1b1段椭圆包络线，为传力面齿型，当阴转子(F)节圆Fj沿阳转子(M)节圆Mj作纯滚动时，由阴转子(F)上的四分之一椭圆a2b2运动所形成轨迹的包络线。
b1c1段圆弧，由阳转子(M)上，圆心在p点，半径为(R1-R1j)的圆弧形成。
c1d1段圆弧，为密封面齿型，由阳转子(M)上，圆心在O4点，半径为R4的圆弧形成。
d1a1段圆弧包络线，为密封面齿型，阴转子(F)节圆Fj沿阳转子(M)节圆Mj作纯滚动时，由在阴转子(F)上，圆心在O3点，半径为R3的圆弧运动所形成轨迹的包络线。
阴转子(F)的c2d2段与d2a2段的连接点d2点处，两曲线有公切线。d2点在阴转子节圆(Fj)内，距节圆(Fj)的距离为0～0.15R1，在0～0.06R1之间为最优。
阳转子(M)的c1d1段与d1a1段的连接点d1点上，两曲线有公切线。c1d1段的半径R4为0～0.2R1，在0～0.08R1之间为最优。
阴转子(F)与阳转子(M)上的圆弧b2c2段与b1c1段的半径(R1-R1j)满足如下条件(R1-R1j)/R2＝0.25～0.60，在0.35～0.55之间为最优。
两转子的a2、b2、c2、a1、b1、c1点处，相邻两曲线光滑过渡，具有公切线。
阳转子(M)的外径为R1。
阳、阴转子的齿数和(i1+i2)大于7，齿数差不大于2，这里i1、i2为阳、阴转子的齿数。
齿型可为单边不对称和双边不对称型。当齿型是单边不对称时，阴转子(F)的半径R2等于阴转子节圆(Fj)的半径R2j。当齿型是双边不对称时，阴转子(F)的半径R2满足R2-R2j＝0～0.15R1，在R2-R2j＝0～0.08R1时最优。
在阳转子(M)的半径R1及阳、阴转子的齿数i1、i2确定后，根据条件A＝R1j+R2j，R2-R2j＝0～0.15R1，(R1-R1j)/R2＝0.25～0.60，R1j/R2j＝阳阴转子齿数比，可以确定阴阳转子的中心距A。
四.
下面附图对方案(一)的齿型创生过程作详细的说明图1是螺杆压缩机转子单边不对称齿型示例，阳、阴转子的齿数比为5∶6。
图2是螺杆压缩机转子双边不对称齿型示例，阳、阴转子的齿数比为5∶6。
五.
具体实施例方式
根据图1、图2所示的螺杆压缩机转子齿型，阴转子(F)的型线由a2b2、b2c2、c2d2、d2a2四段组成，阳转子(M)的型线由a1b1、b1c1、c1d1、d1a1四段组成。
首先确定压缩机系列尺寸R1。然后确定阴阳转子的齿数。然后根据条件A＝R1j+R2j，R2-R2j＝0～0.15R1，(R1-R1j)/R2＝0.25～0.60，R1j/R2j＝阳阴转子齿数比，可以确定阴阳转子节圆(Fj)、(Mj)的半径R2j、R1j，两转子的中心距A，阴转子(F)的半径R2。
以节圆交点P为圆心，以(R1-R1j)为半径作出阴阳转子型线段b2c2、b1c1。
若给出阳转子(M)上c1d1段的半径R4为0～0.2R1中的一个数值，圆心O4在O1O2连线上，以R4为半径，可作出与b1c1段相切的圆弧c1d1，由c1d1可作出阴转子上的圆弧包络线c2d2，因d2点距离节圆(Fj)为0～0.15R1中的一个数，所以d2点的位置可被确定。
由阴转子上d2a2段与c2d2段在d2点相切，及d2a2段与阴转子齿顶圆在a2点相切的条件，可以确定d2a2的圆心的位置O3点，半径R3，位置角φO3，则可作出d2a2段。
根据阴转子的d2a2段，在阳转子(M)上可以作出圆弧包络线d1a1段。
根据阴转子(F)的齿数，可以确定阴转子的一个齿槽单元的圆心角(φO3+φO5)，从而在阴转子(F)上确定直线O2O5a2的位置，从P点作直线O2O5a2的垂直线Pb2O5，与b2c2交于b2点，与直线O2O5a2交于O5点，这样以O5点为中心，以O5a2、O5b2为半轴，可作出四分之一椭圆段a2b2。
根据阴转子(F)上a2b2段，可在阳转子(M)上作出椭圆包络线a1b1段。
这样，螺杆压缩机阴阳转子的端面齿型就完全作出了。
当按照方案(二)实施时，可以在阳转子齿顶加上半径为R1、圆心角为α1的齿顶圆弧，在阴转子齿根加上半径为(A-R1)、圆心角为α2的齿根圆弧，其中，α1α2=i2i1,]]>i1、i2为阳、阴转子的齿数。此时螺杆端面齿型由五段齿曲线组成。
当按照方案(三)实施时，可以在阴转子齿顶加上半径为R2、圆心角为β2的齿顶圆弧，在阳转子齿根加上半径为(A-R2)、圆心角为β1的齿根圆弧，其中，β1β2=i2i1,]]>i1、i2为阳、阴转子的齿数。此时螺杆端面齿型由五段齿曲线组成。
当按照方案(四)实施时，可以在阳转子齿顶加上半径为R1、圆心角为α1的齿顶端面圆弧，在阴转子齿根加上半径为(A-R1)、圆心角为α2的齿根圆弧，其中，α1α2=i2i1,]]>i1、i2为阳、阴转子的齿数；在阴转子齿顶加上半径为R2、圆心角为β2的齿顶圆弧，在阳转子齿根加上半径为(A-R2)、圆心角为β1的齿根圆弧，其中，β1β2=i2i1,]]>i1、i2为阳、阴转子的齿数。此时螺杆端面齿型由六段齿曲线组成。
所要说明的是以上所述附图和说明，仅为本发明常用的比较理想的实施示例，并非限制本发明的保护范围。
权利要求
1.一种螺杆压缩机转子端面齿型，其特征在于螺杆端面齿型包含三段圆弧性质、一段椭圆性质的齿曲线，相邻的两段齿曲线在连接点处具有公切线。当端面齿型只由三段圆弧性质、一段椭圆性质的齿曲线组成时，其组成如下(1)阴转子(F)的型线组成a2b2段椭圆弧，由在阴转子(F)上，中心在节圆Fj内的O5点上，长半轴为O5a2，短半轴为O5b2的四分之一椭圆形成。b2c2段圆弧，由在阴转子(F)上，中心在两节圆Fj、Mj的交点p上，半径为(R1-R1j)的圆弧形成。c2d2段圆弧包络线，是当阳转子(M)节圆Mj沿阴转子(F)节圆Fj作纯滚动时，由阳转子(M)上的圆心在O1O2连线上O4点、半径为R4的圆弧运动所形成轨迹的包络线。d2a2段圆弧，由在阴转子(F)上，圆心为O3点，半径为R3的圆弧形成。(2)阳转子(M)的型线组成a1b1段椭圆包络线，当阴转子(F)节圆Fj沿阳转子(M)节圆Mj作纯滚动时，由阴转子(F)上的四分之一椭圆a2b2运动所形成轨迹的包络线。b1c1段圆弧，由阳转子(M)上，圆心在p点，半径为(R1-R1j)的圆弧形成。c1d1段圆弧，由阳转子(M)上，圆心在O4点，半径为R4的圆弧形成。d1a1段圆弧包络线，阴转子(F)节圆Fj沿阳转子(M)节圆Mj作纯滚动时，由在阴转子(F)上，圆心在O3点，半径为R3的圆弧运动所形成轨迹的包络线。
2.根据权利要求1所述的螺杆压缩机转子端面齿型，其特征在于又可以在阳转子齿顶加上半径为R1、圆心角为α1的齿顶圆弧，在阴转子齿根加上半径为(A-R1)、圆心角为α2的齿根圆弧，其中，α1α2=i2i1,]]>i1、i2为阳、阴转子的齿数。此时螺杆转子的组成齿曲线为五段。
3.根据权利要求1所述的螺杆压缩机转子端面齿型，其特征在于又可以在阴转子齿顶加上半径为R2、圆心角为β2的齿顶圆弧，在阳转子齿根加上半径为(A-R2)、圆心角为β1的齿根圆弧，其中，β1β2=i2i1,]]>i1、i2为阳、阴转子的齿数。此时螺杆转子的组成齿曲线为五段。
4.根据权利要求1所述的螺杆压缩机转子端面齿型，其特征在于又可以在阳转子齿顶加上半径为R1、圆心角为α1的齿顶端面圆弧，在阴转子齿根加上半径为(A-R1)、圆心角为α2的齿根圆弧，其中，α1α2=i2i1;]]>在阴转子齿顶加上半径为R2、圆心角为β2的齿顶圆弧，在阳转子齿根加上半径为(A-R2)、圆心角为β1的齿根圆弧，其中，β1β2=i2i1.]]>i1、i2为阳、阴转子的齿数。此时螺杆转子的组成齿曲线为六段。
5.根据权利要求1至4之一所述的螺杆压缩机转子端面齿型，其特征在于在阴转子(F)上的两相邻的组成齿曲线的连接点处，均光滑过渡，不存在尖点，即具有公切线。
6.根据权利要求1至4之一所述的螺杆压缩机转子齿型，其特征在于阴转子(F)上b2c2段与阳转子(M)上b1c1段的半径(R1-R1j)满足(R1-R1j)/R2＝0.25～0.60，特别是在(R1-R1j)/R2＝0.35～0.55时性能最好。
7.根据权利要求1至4之一所述的螺杆压缩机转子端面齿型，其特征在于阴转子(F)节圆(Fj)内的d2点距离阴转子节圆(Fj)的距离为0～0.15R1，在0～0.06R1时最好；阳转子(M)上c1d1段的半径R4＝0～0.2R1，特别是在R4＝0～0.08R1时性能最好。
8.根据权利要求1至4之一所述的螺杆压缩机转子端面齿型，其特征在于阴、阳转子的齿数和(i1+i2)大于7，齿数差不大于2，i1、i2为阳、阴转子的齿数。
9.根据权利要求1至4之一所述的螺杆压缩机转子端面齿型，其特征在于齿型可为单边不对称和双边不对称型。当齿型是单边不对称时，阴转子(F)的半径R2等于阴转子节圆(Fj)的半径R2j。当齿型是双边不对称时，阴转子(F)的半径R2满足R2-R2j＝0～0.15R1，在R2-R2j＝0～0.08R1时最优。
全文摘要
一种螺杆压缩机转子新齿型，涉及阳转子和与其相啮合的阴转子，它们互相啮合作回转运动来压缩输送气体，转子端面齿型由各种性质的型线和参数构成。本发明的技术特征是螺杆压缩机转子端面齿型包含三段圆弧性质、一段椭圆性质的齿曲线，又可以在转子的齿顶和齿根加上齿顶圆弧和齿根圆弧，形成四种不同的组合方案；相邻两段组成齿曲线在连接点处光滑过渡，转子接触线短，泄漏三角形小，过流面积大，呈流线型，气动阻力小，具有优良的压缩机热力学性能；便于采用成型铣刀和滚刀加工，延长刀具的寿命，也便于采用磨削加工，具有良好的机加工性能。
文档编号F04C29/00GK1676935SQ200410071579
公开日2005年10月5日 申请日期2004年7月12日 优先权日2004年3月30日
发明者李汗强, 肖文伟 申请人:李汗强, 肖文伟