专利名称：无油螺杆压缩机的转子的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种无油螺杆压缩机的转子，尤其是涉及改进端面齿型的无油螺杆压缩机的转子。
背景技术：
随着螺杆压缩机的技术水平不断成熟，其应用领域已逐渐由空气动力、制冷空调拓展到石油、化工、煤炭、钢铁等工艺气领域。螺杆压缩机转子设计中，最重要的是设计型线，它决定了螺杆压缩机的性能好坏。目前针对工艺气领域开发的无油螺杆压缩机齿型由点、摆线、圆弧组成等组成，型线往往存在尖点，加工较为困难，转速较高时产生较大的流体动力损失；其次，型线的面积利用系数一般在O. 5左右，在高压工况下具有很好的刚性，但 用于低压工况则存在容积流量偏小的缺点，用于低压大流量场合需要采用更大的转子直径，成本偏高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种无油螺杆压缩机的转子，其齿型相邻曲线在连接点光滑过渡，而且齿型面积利用系数更大。本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提出一种无油螺杆压缩机的转子，所述转子包含阳转子和阴转子，其中阴阳转子中心距为A，阴转子节圆半径为r2t，阳转子节圆半径为rlt，阴转子和阳转子的直径为Dtl，转子齿高半径为r，齿顶圆半径为IV其中A = rlt+r2tD0 = r2t+r0 = rlt+r阴转子型线由曲线段A2B2、B2C2、C2D2、D2E2、E2F2、F2G2、G2H2组成，阳转子型线由曲线段A1B1' B1C1' C1D1' D1E1' E1F1' F1G1^G1H1组成，每一曲线段由起点和终点的点的组合命名；其中，阴转子的型线组成如下第一段齿曲线A2B2为一段1/4圆弧，其圆心在阴转子节圆上点04，半径为;第二段齿曲线B2C2为一段椭圆弧，其中心在节圆交点P，短轴端点为C2，椭圆弧与阴转子节圆交于点B2，椭圆弧在点B2的切线通过阴转子中心O2;第三段齿曲线C2D2为一段圆弧，其圆心在节圆交点P，半径为r，点C2在转子中心线O1O2上；第四段齿曲线D2E2为一段圆弧包络线，与阳转子齿曲线D1E1互为共轭曲线；第五段齿曲线E2F2为一段圆弧，该圆弧在点E2与齿曲线D2E2相切，与阴转子节圆交于点F2,圆弧在点F2处的切线通过阴转子中心O2;第六段齿曲线F2G2为一段1/4圆弧，其圆心在阴转子节圆上点O7，半径为Γ(ι;第七段齿曲线G2H2为一段圆弧，其圆心在阴转子中心O2，半径为r2t，02H2的连线与O2A2的连线夹角为72° ；阳转子的型线组成如下第一段齿曲线A1B1为一段1/4圆弧，其圆心在阴转子节圆上点03，半径为Γ(ι ;第二段齿曲线B1C1为一段椭圆包络线，与阴转子齿曲线B2C2互为共轭曲线，其端点C1与阴转子齿曲线上点C2重合；第三段齿曲线C2D2为一段圆弧，与阴转子齿曲线C1D1重合；第四段齿曲线D1E1为一段圆弧，其中心在PD1的连线上点O5 ;第五段齿曲线E1F1为一段圆弧包络线，与阴转子齿曲线E2F2互为共轭曲线，其端点F1位于阳转子节圆上；第六段齿曲线F1G1为一段1/4圆弧，其圆心在阴转子节圆上点O6，半径为Γ(ι ;第七段齿曲线G1H1为一段圆弧，其圆心在阴转子中心O2，半径为！^,O1H1的连线与O1A1的连线夹角为120°。在本发明的一实施例中，根据共轭关系，阴转子节圆半径= 阳转子节圆半
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径在本发明的一实施例中，齿高半径r取(O. 43 O. 45)r2t, rQ由rQ = rlt+r_r2t获得。在本发明的一实施例中，直线段O2E2的长度取(O. 96 O. 97)r2t。在本发明的一实施例中，PD2与O1O2的夹角tD2为8 10°。本发明所提出的无油螺杆压缩机转子，其齿型相邻曲线在连接点光滑过渡，气体阻力小，在高转速下仍然有较好的动力性能；同时齿型面积利用系数可以达到O. 58，在相同转子直径下，气量超过现有无油螺杆压缩机16%，非常适合工艺气领域市场广阔的低压大流量场合。
为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式
作详细说明，其中图I是本发明一实施例的无油螺杆压缩机转子的齿型总体示意图。图2是本发明一实施例的无油螺杆压缩机转子的齿型详细示意图。
具体实施例方式图I是本发明一实施例的无油螺杆压缩机转子的齿型总体示意图。转子包括阴转子20和阳转子10。阴转子20的中心为O2，阳转子10的中心为Op转子节圆交点为P。阴阳转子中心距为A，阴转子节圆半径为r2t，阳转子节圆半径为rlt，阴转子和阳转子的直径均为％。转子齿高半径为r，齿顶圆半径为η。上述这些参数满足A = rlt+r2tD0 = r2t+r0 = rlt+r根据图I作出的螺杆压缩机转子齿型，阴转子型线由A2B2、B2C2, C2D2, D2E2, E2F2,F2G2、G2H2，阳转子型线由A1B1、B1C1、C1D1、D1E1、E1F1、F1G1、G1H1组成。如图2所示的，每一曲线段由起点和终点的点的组合命名。在本发明的一实施例中，按以下步骤来生成转子齿型(I)确定压缩机阴阳转子中心距A :根据共轭关系，阴转子节圆半径& = ，阳 8
转子节圆半径r2i
8(2)确定齿高半径r和齿顶圆半径!Ttl,为了获得较大的齿间面积利用系数,齿高半径 r 取(O. 43 O. 45)r2t, r。可由 r。= rlt+r-r2t 获得。
(3)生成齿曲线C2D2和C1D1 :齿曲线C2D2和C1D1均为以P为中心，半径为r的圆弧，PD2与O1O2的夹角tD2取(8 10° )，便于阳转子齿顶镶嵌密封筋，适应无油螺杆压缩机的
高温工况。(4)生成齿曲线D1E1和D2E2，齿曲线D1E1为圆弧，中心O5在连线PD2I，半径为1^取(O. 43 O. 45) T7O5E1与O5D1夹角tE1由D1E1的共轭齿曲线D2E2端点E2位置确定。根据齿曲线D1E1求出共轭齿曲线D2E2。在一实施例中，为了减小泄露三角形面积，同时保证E2F2能与齿顶圆F2G2光滑过渡，直线段O2E2的长度取(O. 96 O. 97) r2t，根据这个条件来确定tE1。(5)生成齿曲线E2F2和E1F1 :齿曲线E2F2为圆弧，与齿曲线D2E2在E2点相切，与齿 顶圆弧F2G2在点F2相切。作齿曲线D2E2在点E2的法线，由相切关系，圆弧E2F2的圆心点O8位于该法线上。由相切条件，O8F2与O2F2垂直，由该条件可确定圆弧圆弧E2F2的半径，并依此作出圆弧E2F2。根据齿曲线E2F2求出共轭齿曲线E1Fp(6)生成齿曲线F2G2和F1G1 :齿曲线F2G2为圆弧，圆心在阴转子节圆上，半径为rQ，与圆弧且于点F2。齿曲线F1G1为圆弧，圆心在阳转子节圆上，半径为A，与圆弧且于点匕。(7)生成齿曲线B2C2和B1C1 :齿曲线B2C2为椭圆弧，其中心在节圆交点P，短轴端点为C2,短轴长度为r，长轴长度由相切条件确定椭圆弧B2C2在点B2的切线通过阴转子中心
02。根据齿曲线B2C2求出共轭齿曲线B1Cp(8)生成齿曲线A2B2和A1B1 :齿曲线A2B2为圆弧，圆心在阴转子节圆上，半径为rQ，与圆弧且于点A2。齿曲线A1B1为圆弧，圆心在阳转子节圆上，半径为A，与圆弧且于点Ap(9)生成齿曲线G2H2和G1H1 :齿曲线G2H2为圆弧，圆心在阴转子中心，半径为r2t，O2H2的连线与O2A2的连线夹角为72°。齿曲线G1H1为圆弧，圆心在阴转子中心，半径为rlt，O1H1的连线与O1A1的连线夹角为72°。依据上述步骤所生成的转子齿型为双边不对称型，阴转子端面型线包括五段圆弧、一段圆弧包络线和一段椭圆包络线，阳转子端面型线包括五段圆弧、一段圆弧包络线和一段椭圆。齿曲线的具体组成如下(I)阴转子20的型线组成阴转子第一段齿曲线A2B2为一段1/4圆弧，其圆心在阴转子节圆上点O4，半径为
rOo阴转子第二段齿曲线B2C2为一段椭圆弧，其中心在节圆交点P，短轴端点为C2，椭圆弧与阴转子节圆交于点B2，椭圆弧在点B2的切线通过阴转子中心02。阴转子第三段齿曲线C2D2为一段圆弧，其圆心在节圆交点P，半径为r，点C2在转子中心线O1O2上。阴转子第四段齿曲线D2E2为一段圆弧包络线，与阳转子齿曲线D1E1互为共轭曲线。阴转子第五段齿曲线E2F2为一段圆弧，该圆弧在点E2与齿曲线D2E2相切，与阴转子节圆交于点F2,圆弧在点F2处的切线通过阴转子中心02。阴转子第六段齿曲线F2G2为一段1/4圆弧，其圆心在阴转子节圆上点O7，半径为
rOo阴转子第七段齿曲线G2H2为一段圆弧，其圆心在阴转子中心O2，半径为r2t，02H2的连线与O2A2的连线夹角为72°。
(2)阳转子10的型线组成阳转子第一段齿曲线A1B1为一段1/4圆弧，其圆心在阴转子节圆上点O3，半径为
rOo阳转子第二段齿曲线B1C1为一段椭圆包络线，与阴转子齿曲线B2C2互为共轭曲线，其端点C1与阴转子齿曲线上点C2重合。
阳转子第三段齿曲线C2D2为一段圆弧，与阴转子齿曲线C1D1重合。阳转子第四段齿曲线D1E1为一段圆弧，其中心在PD1的连线上点05。阳转子第五段齿曲线E1F1为一段圆弧包络线，与阴转子齿曲线E2F2互为共轭曲线，其端点F1位于阳转子节圆上。阳转子第六段齿曲线F1G1为一段1/4圆弧，其圆心在阴转子节圆上点O6，半径为
rOo阳转子第七段齿曲线G1H1为一段圆弧，其圆心在阴转子中心O2，半径为ApO1H1的连线与O1A1的连线夹角为120°。 这样，阴转子20的各个线段所连成的齿曲线A2-B2-C2-D2-E2-F2-G2-H2平滑曲线。同样，阳转子10的各个线段所连成的齿曲线，A1-B1-C1-D1-E1-F1-G1-H1也为平滑曲线。螺杆压缩机的面积利用系数Cnl由下式确定
权利要求
1.一种无油螺杆压缩机的转子，所述转子包含阳转子和阴转子，其中阴阳转子中心距为A，阴转子节圆半径为r2t，阳转子节圆半径为rlt，阴转子和阳转子的直径为Dtl,转子齿高半径为r,齿顶圆半径为IV其中A = rlt+r2tD0 = r2t+r0 = rlt+r 所述阴转子型线由曲线段A2B2、B2C2、C2D2、D2E2、E2F2、F2G2、G2H2组成，所述阳转子型线由曲线段A1B1、B1C1、C1D1、D1E1、E1F1、F1G1、G1H1组成，每一曲线段由起点和终点的点的组合命名；其中，阴转子的型线组成如下 第一段齿曲线A2B2为一段1/4圆弧，其圆心在阴转子节圆上点O4，半径为Γ(ι ； 第二段齿曲线B2C2为一段椭圆弧，其中心在节圆交点P，短轴端点为C2，椭圆弧与阴转子节圆交于点B2，椭圆弧在点B2的切线通过阴转子中心O2 ； 第三段齿曲线C2D2为一段圆弧，其圆心在节圆交点P，半径为r，点C2在转子中心线O1O2上； 第四段齿曲线D2E2为一段圆弧包络线，与阳转子齿曲线D1E1互为共轭曲线； 第五段齿曲线E2F2为一段圆弧，该圆弧在点E2与齿曲线D2E2相切，与阴转子节圆交于点F2,圆弧在点F2处的切线通过阴转子中心O2 ； 第六段齿曲线F2G2为一段1/4圆弧，其圆心在阴转子节圆上点O7，半径为Γ(ι ； 第七段齿曲线G2H2为一段圆弧，其圆心在阴转子中心O2，半径为r2t，O2H2的连线与O2A2的连线夹角为72° ; 阳转子的型线组成如下 第一段齿曲线A1B1为一段1/4圆弧，其圆心在阴转子节圆上点O3，半径为Γ(ι ； 第二段齿曲线B1C1为一段椭圆包络线，与阴转子齿曲线B2C2互为共轭曲线，其端点C1与阴转子齿曲线上点C2重合； 第三段齿曲线C2D2为一段圆弧，与阴转子齿曲线C1D1重合； 第四段齿曲线D1E1为一段圆弧，其中心在PD1的连线上点O5 ； 第五段齿曲线E1F1为一段圆弧包络线，与阴转子齿曲线E2F2互为共轭曲线，其端点F1位于阳转子节圆上； 第六段齿曲线F1G1为一段1/4圆弧，其圆心在阴转子节圆上点O6，半径为Γ(ι ； 第七段齿曲线G1H1为一段圆弧，其圆心在阴转子中心O2，半径为rlt，O1H1的连线与O1A1的连线夹角为120°。
2.如权利要求I所述的无油螺杆压缩机的转子，其特征在于， 根据共轭关系，阴转子节圆半径
3.如权利要求I所述的无油螺杆压缩机的转子，其特征在于，齿高半径r取(O.43 O.45)r2t, r。由 r。= rlt+r-r2t 获得。
4.如权利要求I所述的无油螺杆压缩机的转子，其特征在于，直线段O2E2的长度取(O. 96 O. 97)r2to
5.如权利要求I所述的无油螺杆压缩机的转子，其特征在于，PD2与O1O2的夹角tD2为.8 10°。
全文摘要
本发明涉及一种无油螺杆压缩机的转子，包括阳转子和阴转子，转子齿形为双边不对称型，阴转子端面型线包括五段圆弧、一段圆弧包络线和一段椭圆包络线，阳转子端面型线包括五段圆弧、一段圆弧包络线和一段椭圆。设计齿型线，使得齿型相邻曲线在连接点光滑过渡，而且齿型面积利用系数更大。
文档编号F04C18/16GK102900672SQ20111021152
公开日2013年1月30日 申请日期2011年7月27日 优先权日2011年7月27日
发明者蔡宏, 钟子健, 杨毅, 杨剑, 胡涛, 刘涛 申请人:中国船舶重工集团公司第七一一研究所