本发明涉及双螺杆液体泵，特别涉及适用于双螺杆液体泵的一种全光滑的双螺杆液体泵螺杆转子。
背景技术：
双螺杆液体泵是一种容积式液体泵，依靠两个相互啮合的螺杆转子在泵体内形成多个封闭腔，通过同步齿轮的带动作同步异向双回转运动，密封腔连续的从吸入口移向排出口，实现液体的输送。其核心部件是一对相互啮合的螺杆转子，螺杆转子端面型线的设计直接影响到泵的性能。常用的双螺杆液体泵端面型线是由圆弧-圆弧的包络线和点啮合摆线组成；这种螺杆转子端面型线中存在四个不光滑连接点，螺杆转子容易发生磨损，降低泵的使用寿命，工作过程中会增大泵的泄漏量，从而降低双螺杆液体泵的容积利用率。
技术实现要素：
本发明为了解决上述问题，同时为了丰富双螺杆液体泵螺杆转子端面型线类型，提出了一种全光滑的双螺杆液体泵螺杆转子。本发明采用圆弧和摆线的等距线的啮合方式代替常用的点和摆线的啮合方式，使得端面型线中各曲线段之间实现光滑连接，没有不光滑连接点；进而得到全光滑的螺杆转子。工作过程中，螺杆转子端面型线在同步异向双回转运动下能够实现正确啮合，端面型线之间的啮合由原来的点啮合变为线啮合，进而螺杆转子之间的啮合由原来的线啮合变为面啮合；提高了螺杆转子的耐磨性和密封性能，提高螺杆转子的使用寿命；同时也降低了螺杆转子啮合过程中所形成的封闭容积，提高了双螺杆液体泵的性能；对丰富双螺杆液体泵螺杆转子端面型线的类型和提高其工作性能具有重要意义。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种全光滑的双螺杆液体泵螺杆转子，包括左螺杆转子(701)和右螺杆转子(702)；左螺杆转子(701)的左端面型线(501)包括6段圆弧、2段长幅外摆线的等距线和2段外摆线的等距线；左螺杆转子(701)的左端面型线(501)按逆时针方向依次为：齿根圆弧lab、长幅外摆线的等距线bc、第一过渡圆弧cd、外摆线的等距线de、第一圆弧ef、齿顶圆弧fgh、第二圆弧hi、第二外摆线的等距线ij、第二过渡圆弧jk、第二长幅外摆线的等距线kl；所述的左端面型线(501)中，其相邻曲线间均光滑连接，不存在不光滑连接点，形成全光滑的端面型线；所述的左端面型线(501)关于y轴对称；采用第一圆弧ef、外摆线的等距线de、第一过渡圆弧cd、长幅外摆线的等距线bc和第二圆弧hi、第二外摆线的等距线ij、第二过渡圆弧jk、第二长幅外摆线的等距线kl，八段曲线将齿顶圆弧fgh和齿根圆弧lab光滑连接。
一种全光滑的双螺杆液体泵螺杆转子，左螺杆转子(701)的左端面型线(501)和右螺杆转子(702)的右端面型线(502)完全相同；左端面型线(501)和右端面型线(502)在同步异向双回转运动中能够实现正确啮合，左端面型线(501)中的齿根圆弧lab、长幅外摆线的等距线bc、第一过渡圆弧cd、外摆线的等距线de、第一圆弧ef、齿顶圆弧fgh、第二圆弧hi、第二外摆线的等距线ij、第二过渡圆弧jk、第二长幅外摆线的等距线kl，分别与右端面型线(502)中的齿顶圆弧fgh、第一圆弧ef、外摆线的等距线de、第一过渡圆弧cd、长幅摆线的等距线bc、齿根圆弧lab、第二长幅外摆线的等距线kl、第二过渡圆弧jk、第二外摆线的等距线ij、第二圆弧ih正确啮合.
一种全光滑的双螺杆液体泵螺杆转子，其左螺杆转子(701)的左端面型线(501)生成方法如下：
①按以下方程生成5段曲线，分别为齿根圆(1)、齿顶圆(2)、节圆(3)、长幅外摆线(4)和外摆线(5)，各段曲线方程如下：
齿根圆(1)的方程为：
齿顶圆(2)的方程为：
节圆(3)的方程为：
长幅外摆线(4)的方程为：
外摆线(5)的方程为：
以上：t—为角度参数，rad；r2—为节圆半径，mm；r1—为齿顶圆半径，mm；r3—为齿根圆半径，mm；且2r2＝r1+r3；r1—圆(7)半径；r2—过渡圆(9)半径；
②将外摆线(5)向外侧等距偏移r2得到外摆线的等距线(6)，将外摆线的等距线(6)向外侧等距偏移r1，并与以o2为圆心以r1-r1为半径的圆相交，以交点为圆心作半径为r1的圆(7)，圆(7)与齿顶圆(2)相切，切点为f，与外摆线的等距线(6)相切，切点为e，得到第一圆弧ef和外摆线的等距线de；
③将长幅外摆线(4)向外侧等距偏移r1得到长幅外摆线的等距线(8)，以o2为圆心以r1-r2为半径的圆与x轴相交，以交点为圆心作半径为r2的过渡圆(9)，将长幅外摆线的等距线(8)旋转α角，得到过渡圆(9)与长幅外摆线的等距线(8)相切，切点为c，过渡圆(9)与外摆线的等距线(6)相切，切点为d，得到第一过渡圆弧cd和长幅外摆线的等距线bc；
其中，旋转角度
以o为圆心以r1-r1为半径的圆：x2+y2＝(r1-r1)2
外摆线的等距线(6)向外侧等距偏移r1后得到的曲线，其方程如下：
④将上述得到的长幅外摆线的等距线bc、第一过渡圆弧cd、外摆线的等距线de和第一圆弧ef关于y轴对称即得到第二长幅外摆线的等距曲线kl、第二过渡圆弧jk、第二外摆线的等距曲线ij和第二圆弧hi。
一种全光滑的双螺杆液体泵螺杆转子，左螺杆转子(701)由左端面型线(501)沿左螺旋线作轴向螺旋展开生成；右螺杆转子(702)由右端面型线(502)沿右螺旋线作轴向螺旋展开生成；左螺杆转子(701)和右螺杆转子(702)上的螺旋齿面间能够实现全部光滑连接，形成全光滑的双螺杆液体泵螺杆转子；
右螺旋线方程为：
左螺旋线方程为：
以上：r—螺旋线半径，mm；p—螺杆转子螺距，mm；τ—螺旋展开角，rad；n—螺距个数。
一种全光滑的双螺杆液体泵螺杆转子，将左螺杆转子(701)的左端面型线(501)中的齿顶圆弧fgh对应的圆心角β改为90-2α，齿根圆弧lab对应的圆心角也改为90-2α，得到双齿螺杆转子一侧端面型线(401)，一侧端面型线(401)在节圆圆周上通过180°均匀分布，就得到完整的双齿螺杆转子端面型线(402)。
一种双螺杆液体泵，使用上述的一种全光滑的双螺杆液体泵螺杆转子。
一种双螺杆液体泵，使用上述的一种双齿全光滑的双螺杆液体泵螺杆转子。
所提出的一种全光滑的双螺杆液体泵螺杆转子具以下优点：
①采用圆弧和摆线的等距线的啮合方式，实现端面型线中各曲线段之间光滑连接，改善螺杆转子的受力特性，提高了螺杆转子的耐磨和使用寿命；
②工作过程中，螺杆转子之间的啮合由原来的线啮合变为面啮合；提高了螺杆转子的耐磨性和密封性能，提高螺杆转子的使用寿命；
③降低了螺杆转子啮合过程中所形成的封闭容积，提高了双螺杆液体泵的性能；
④丰富了双螺杆液体泵螺杆转子端面型线类型。
附图说明
图1为常用的双螺杆液体泵的螺杆转子端面型线图。
图2为全光滑的双螺杆液体泵螺杆转子左端面型线(501)图。
图3为全光滑的双螺杆液体泵螺杆转子左端面型线(501)的生成图。
图4为一种双齿全光滑的双螺杆液体泵螺杆转子端面型线的生成图。
图5为2个全光滑的端面型线的啮合图。
图6为2个全光滑的端面型线在不同相位处的啮合图。
图7为2个全光滑的双螺杆液体泵螺杆转子的啮合图。
图中：r2—为节圆半径；r1—为齿顶圆半径；r3—为齿根圆半径；r1—圆(7)半径；r2—过渡圆(9)半径；401—双齿螺杆转子一侧端面型线；402—双齿螺杆转子端面型线；501—左端面型线；502—右端面型线；701—左螺杆转子；702—右螺杆转子；1—齿根圆；2—齿顶圆；3—节圆；4—长幅外摆线；5—外摆线；6—外摆线的等距线；7—圆；8—长幅外摆线的等距线；9—过渡圆；α—旋转角度。
具体实施方式：
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，为常用的双螺杆液体泵的螺杆转子端面型线图，由齿根圆弧ab、长幅外摆线bc、外摆线cd、齿顶圆弧de、外摆线ef、长幅外摆线fa组成；在长幅外摆线bc、fa分别和外摆线cd、ef连接处有两个不光滑连接点，且外摆线cd和ef与齿顶圆弧de连接时也存在两个不光滑连接点；由于不光滑连接点的存在，螺杆转子端面型线不光滑，降低了螺杆转子的耐磨性和受力性能。
如图2所示，为全光滑的双螺杆液体泵螺杆转子左端面型线(501)图，左端面型线(501)包括6段圆弧、2段长幅外摆线的等距线和2段外摆线的等距线；左端面型线(501)按逆时针方向依次为：齿根圆弧lab、长幅外摆线的等距线bc、第一过渡圆弧cd、外摆线的等距线de、第一圆弧ef、齿顶圆弧fgh、第二圆弧hi、第二外摆线的等距线ij、第二过渡圆弧jk、第二长幅外摆线的等距线kl；所述的左端面型线(501)中，其相邻曲线间均光滑连接，不存在不光滑连接点，形成全光滑的端面型线；所述的左端面型线(501)关于y轴对称；采用第一圆弧ef、外摆线的等距线de、第一过渡圆弧cd、长幅外摆线的等距线bc和第二圆弧hi、第二外摆线的等距线ij、第二过渡圆弧jk、第二长幅外摆线的等距线kl，八段曲线将齿顶圆弧fgh和齿根圆弧lab光滑连接。可见所提出的全光滑的双螺杆液体泵螺杆转子端面型线，实现各曲线段之间的光滑连接，消除不光滑连接点；提高螺杆转子的耐磨性，改善了螺杆转子的受力特性，提高螺杆转子的使用寿命。
如图3所示，为全光滑的双螺杆液体泵螺杆转子左端面型线(501)的生成图，其生成方法如下：
①按以下方程生成5段曲线，分别为齿根圆(1)、齿顶圆(2)、节圆(3)、长幅外摆线(4)和外摆线(5)，各段曲线方程如下：
齿根圆(1)的方程为：
齿顶圆(2)的方程为：
节圆(3)的方程为：
长幅外摆线(4)的方程为：
外摆线(5)的方程为：
以上：t—为角度参数，rad；r2—为节圆半径，mm；r1—为齿顶圆半径，mm；r3—为齿根圆半径，mm；且2r2＝r1+r3；r1—圆(7)半径；r2—过渡圆(9)半径；
②将外摆线(5)向外侧等距偏移r2得到外摆线的等距线(6)，将外摆线的等距线(6)向外侧等距偏移r1，并与以o2为圆心以r1-r1为半径的圆相交，以交点为圆心作半径为r1的圆(7)，圆(7)与齿顶圆(2)相切，切点为f，与外摆线的等距线(6)相切，切点为e，得到第一圆弧ef和外摆线的等距线de；
③将长幅外摆线(4)向外侧等距偏移r1得到长幅外摆线的等距线(8)，以o2为圆心以r1-r2为半径的圆与x轴相交，以交点为圆心作半径为r2的过渡圆(9)，将长幅外摆线的等距线(8)旋转α角，得到过渡圆(9)与长幅外摆线的等距线(8)相切，切点为c，过渡圆(9)与外摆线的等距线(6)相切，切点为d，得到第一过渡圆弧cd和长幅外摆线的等距线bc；
其中，旋转角度
以o为圆心以r1-r1为半径的圆：x2+y2＝(r1-r1)2
外摆线的等距线(6)向外侧等距偏移r1后得到的曲线，其方程如下：
④将上述得到的长幅外摆线的等距线bc、第一过渡圆弧cd、外摆线的等距线de和第一圆弧ef关于y轴对称即得到第二长幅外摆线的等距曲线kl、第二过渡圆弧jk、第二外摆线的等距曲线ij和第二圆弧hi。
如图4所示，为一种双齿全光滑的双螺杆液体泵螺杆转子端面型线的生成图，其生成方法是在左端面型线(501)生成的基础上，将齿顶圆弧fgh对应的圆心角β改为90-2α，齿根圆弧lab对应的圆心角也改为90-2α，得到双齿螺杆转子一侧端面型线(401)，双齿螺杆转子一侧端面型线(401)在节圆圆周上通过180°均匀分布，就得到完整的双齿螺杆转子端面型线(402)。
如图5所示，为2个全光滑的端面型线的啮合图，相互啮合的左端面型线(501)和右端面型线(502)完全相同；工作过程中，左端面型线(501)中的齿根圆弧lab、长幅外摆线的等距线bc、第一过渡圆弧cd、外摆线的等距线de、第一圆弧ef、齿顶圆弧fgh、第二圆弧hi、第二外摆线的等距线ij、第二过渡圆弧jk、第二长幅外摆线的等距线kl，分别与右端面型线(502)中的齿顶圆弧fgh、第一圆弧ef、外摆线的等距线de、第一过渡圆弧cd、长幅摆线的等距线bc、齿根圆弧lab、第二长幅外摆线的等距线kl、二过渡圆弧jk、第二外摆线的等距线ij、第二圆弧ih，能够实现曲线段之间的正确啮合。
如图6所示，为2个全光滑的端面型线在不同相位处的啮合图，(a)～(e)图中各相邻图之间的相位角相差4°，其中(a)图螺杆转子端面型线与x轴的正向夹角为10°，即由左端面型线(501)顺时针旋转14°，右端面型线(502)逆时针旋转14°得到；(e)～(g)图中各相邻图之间相位角相差8°；(g)～(h)图之间相位角相差10°；在(a)～(g)图中，左端面型线(501)中的第一过渡圆弧cd与右端面型线(502)中外摆线的等距线de相互啮合；在(d)～(g)图中左端面型线(501)中的长幅外摆线的等距线bc与右端面型线(502)中第一圆弧ef相互啮合；左端面型线(501)关于y轴对称，而且左端面型线(501)和右端面型线(502)完全相同，则关于y轴对称的组成曲线有相同的啮合关系。
如图7所示，为2个全光滑的双螺杆液体泵螺杆转子的啮合图，左螺杆转子(701)由左端面型线(501)沿左螺旋线作轴向螺旋展开生成；右螺杆转子(702)由右端面型线(502)沿右螺旋线作轴向螺旋展开生成；左螺杆转子(701)和右螺杆转子(702)上的螺旋齿面间能够实现全部光滑连接，形成全光滑的双螺杆液体泵螺杆转子。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。