一种用于双螺杆端面型线设计的齿条型线结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及螺杆压缩机技术领域，具体为一种用于双螺杆端面型线设计的齿条型线结构。
【背景技术】
[0002]双螺杆转子是一类广泛应用于螺杆压缩机、螺杆栗等机械设备上的关键构件。双螺旋转子包括阴转子1和阳转子2，把螺旋转子齿面与转子轴线垂直面的截交线称为转子端面型线，如图1、图2和图3，图2和图3中3为阴转子端面型线，4为阳转子端面型线。阴、阳螺旋转子的端面型线是由多段不同曲线组成的，转子端面型线作螺旋运动形成了转子螺旋齿面。阴、阳转子平行的放入机械设备的机体内，随着两螺旋转子的旋转，每对相互啮合的齿相继完成相同的工作循环，从而完成工作过程。
[0003]阴、阳转子的运转与斜齿轮的啮合具有相同原理，即端面型线(齿形)必须满足齿廓啮合的基本定律，传统的双螺杆端面型线是以齿轮与齿轮的啮合原理设计的，其存在坐标变换关系复杂，难以控制型线传动压力角的问题，而且在啮合间隙设计上，特别是对于高压密封段型线其型线间隙设计困难。为了解决上述问题，目前本领域出现了一种新的设计思路，其先将双螺杆端面型线设计在齿条上从而得到双螺杆端面型线的齿条型线，然后再依据齿轮与齿条的啮合原理在双螺杆端面型线的齿条型线的基础上计算得出双螺杆端面型线，因此该齿条型线的结构对于整个双螺杆端面型线起到至关重要的作用。
【发明内容】
[0004]本实用新型提供了一种用于双螺杆端面型线设计的齿条型线结构。
[0005]一种用于双螺杆端面型线设计的齿条型线结构，其特征在于:由圆弧段A-B、直线段B-C、二次曲线C-D、直线段D-E、圆弧段E-F、圆弧包络曲线F-G、圆弧包络曲线G-S、圆弧包络曲线S-H、直线段H-1、圆弧段1-J、直线段J-K依次平滑过渡连接组成。
[0006]进一步的，所述圆弧段A-B的圆弧半径为R3，所述直线段B-C为长度s，所述二次曲线C-D为(y+Ll) ~2=a*x~2+b*x+c形式的二次曲线，所述直线段D-E的长度为L1、所述圆弧段E-F的圆弧半径为R、所述圆弧包络曲线F-G的圆弧半径为R1、所述圆弧包络曲线G-S的圆弧半径为R2、所述圆弧包络曲线S-Η的圆弧半径为R5、所述直线段Η-1的长度为t、所述圆弧段1-J的圆弧半径为R4、所述直线段J-K的长度为L2。
[0007]采用本实用新型的齿条型线结构后，利用齿轮与齿条的啮合原理即能得到双螺杆端面型线，其能够通过调整齿条型线的直线段B-C、直线段Η-1与X轴的夹角来选取合适的阴转子、阳转子的传动压力角，以此来优化驱动效率；通过齿条型线上的直线段D-E能够便捷地定义阳转子齿顶外圆，从而为转子外圆检测提供可能；此外齿条型线中的二次曲线C-D能够根据设定参数值自动在椭圆、抛物线以及双曲线中选择合适的曲线类型，从而使最终的双螺杆型线灵活多变，以适应不用工况要求。
【附图说明】
[0008]图1为螺杆压缩机结构示意图；
[0009]图2为图1的A-A向剖视示意图；
[0010]图3为图1的B-B向剖视示意图；
[0011]图4为用于本实用新型齿条型线结构设计的综合坐标系示意图；
[0012]图5为本实用新型的齿条型线在0转角情况下在综合坐标系中的表达。
【具体实施方式】
[0013]见图5，本实用新型齿条型线结构由圆弧段A-B、直线段B-C、二次曲线C-D、直线段D-E、圆弧段E-F、圆弧包络曲线F-G、圆弧包络曲线G-S、圆弧包络曲线S-H、直线段Η-1、圆弧段1-J、直线段J-K依次平滑过渡连接组成；圆弧段A-B的圆弧半径为R3，直线段B-C为长度s，二次曲线C-D为(y+Ll) ~2=a*x~2+b*x+c形式的二次曲线，直线段D-E的长度为L1、所述圆弧段E-F的圆弧半径为R、圆弧包络曲线F-G的圆弧半径为R1、圆弧包络曲线G-S的圆弧半径为R2、圆弧包络曲线S-Η的圆弧半径为R5、直线段Η-1的长度为t、圆弧段1-J的圆弧半径为R4、直线段J-K的长度为L2。
[0014]下面结合附图，具体描述一下双螺杆端面型线的齿条型线设计步骤:
[0015](1)建立综合坐标系，见图4，综合坐标系包括0坐标系、01坐标系、02坐标系和03坐标系，0坐标系为绝对静止的y-o-x坐标系，01坐标系为与阳转子相对静止、逆时针旋转角度Θ1的yl-ol-xl坐标系，02坐标系为与阴转子相对静止、顺时针旋转角度Θ2的y2_o2_2坐标系，03坐标系为与齿条相对静止并上下移动的y3_o3_x3坐标系；双螺杆转子的阴转子中心与所述01坐标系原点重合，阳转子中心与所述02坐标系原点重合，03坐标系原点在所述0坐标系的y轴上；
[0016](2)设定参数值 AO、Zl、Z2、R、R0、Rl、R2、R3、R4、L1、L2、Φ、α 1、α 2、Θ 1、s、t,其中AO为所述01坐标系原点ol与02坐标系原点o2的距离，同时A0也是阴阳转子啮合中心距，Z1为阳转子齿数，Z2为阴转子齿数，R为阳转子外圆半径高出节圆rpl的部分，R0为阴转子外圆半径高出节圆rp2的部分，Φ为圆弧段E-F的圆弧角度、α 1为直线段B-C与X轴的夹角，α 2为直线段Η-1与X轴的夹角，θ 1为阳转子上的G1点绕01坐标系旋转到齿条上的G点所经过的角度；
[0017](3)根据所述步骤(2)中设定的参数值，依据曲线按照连续可导连接，计算参数L0、δ、RP1、RP2、Θ 2、Θ 3、β 1、β 2、β 3、α 3、R5，其中L0为齿条型线上Α点到K点的距离，δ为Κ点距X轴的距离，RP1为阳转子节圆半径，RP2为阴转子节圆半径，Θ 2为阳转子绕所述01坐标系旋转θ 1时阴转子按照齿数比所经过的角度，Θ 3为阴转子上圆弧0Q2对应角度，β 1为阳转子上圆弧FG1所对应的角度，β 2为阴转子上圆弧SG2所对应的角度，β 3为阴转子上圆弧SH2所对应的角度，α 3阴转子上ΤΗ2直线与Υ轴的夹角；
[0018]各计算参数的具体计算流程为:
[0019]RP1=A0*Z1/(Z1+Z2)；
[0020]RP2=A0-RP1 ；
[0021]L0=2*RP1/Z1=2*RP2/Z2 ;
[0022]θ 2= θ 1*Ζ2/Ζ1 ；
[0023]β 1= Z LMO ；
[0024]β 2= Z NPO ；
[0025]由H2经过θ 3旋转后，切向量与HI相同，且横坐标与Η点相同(Η点横坐标，由J点横坐标以及HI的切向角α 2求解)，连立方程组，求解Θ 3与R5并由此得到Η点的坐标；
[0026]β 3 = Z H2TS ；
[0027]a3=ZTOQ+0 3，其中 HQ 与 HI 垂直；
[0028]由Η点的纵坐标、t、a 2以及L2，求解K点的纵坐标，得到δ。
[0029](4)根据计算参数计算齿条型线上各段型线方程；
[0030]由L0、R0、a 1、δ及R3，得到ΑΒ圆弧方程；
[0031]由R3、a 1及s，得到BC直线方程；
[0032]由L1、R，得到DE直线方程；
[0033]DC段为一个(y+Ll) ~2=a*x~2+b*x+c形式的二次曲线，其中a、b、c三个参数通过D、C两点的坐标及斜率求解，当a=0时，DC段为抛物线，当a〈0时，DC段为椭圆，当a>0时，DC段为双曲线；
[0034]由Φ、R，得到EF圆弧方程；
[0035]由Θ 1，以及G1在阳转子坐标系中坐标值，经过坐标变换，得到FG1的包络线方程，也即FG段型线方程；
[0036]由Θ 2，以及G在齿条坐标系中坐标值，经过坐标变换，由此求取阴转子上G2点坐标，进而得到SG2的包络线方程，也即GS段型线方程；
[0037]由Θ 3，以及H2点在阴转子坐标系中的坐标值，经过坐标变换，得到SH2的包络线方程，也即SH段型线方程；
[0038]由α 2及t,直线HI方程；
[0039]由I点坐标、t、α 2及R4，得到IJ圆弧方程；
[0040]由δ及L2求得JK直线方程。
【主权项】
1.一种用于双螺杆端面型线设计的齿条型线结构，其特征在于:由圆弧段A-B、直线段B-C、二次曲线C-D、直线段D-E、圆弧段E-F、圆弧包络曲线F-G、圆弧包络曲线G-S、圆弧包络曲线S-H、直线段H-1、圆弧段1-J、直线段J-K依次平滑过渡连接组成。2.根据权利要求1所述的一种用于双螺杆端面型线设计的齿条型线结构，其特征在于:所述圆弧段A-B的圆弧半径为R3，所述直线段B-C为长度s，所述二次曲线C-D为(y+Lir2=a*x~2+b*x+C形式的二次曲线，所述直线段D-E的长度为L1、所述圆弧段E-F的圆弧半径为R、所述圆弧包络曲线F-G的圆弧半径为R1、所述圆弧包络曲线G-S的圆弧半径为R2、所述圆弧包络曲线S-Η的圆弧半径为R5、所述直线段Η-1的长度为t、所述圆弧段1-J的圆弧半径为R4、所述直线段J-K的长度为L2。
【专利摘要】本实用新型提供了一种用于双螺杆端面型线设计的齿条型线结构，其由圆弧段A-B、直线段B-C、二次曲线C-D、直线段D-E、圆弧段E-F、圆弧包络曲线F-G、圆弧包络曲线G-S、圆弧包络曲线S-H、直线段H-I、圆弧段I-J、直线段J-K依次平滑过渡连接组成；其能够通过调整齿条型线的直线段B-C、直线段H-I与X轴的夹角来选取合适的阴转子、阳转子的传动压力角，以此来优化驱动效率；通过齿条型线上的直线段D-E能够便捷地定义阳转子齿顶外圆，从而为转子外圆检测提供可能；此外齿条型线中的二次曲线C-D能够根据设定参数值自动在椭圆、抛物线以及双曲线中选择合适的曲线类型，从而使最终的双螺杆型线灵活多变，以适应不用工况要求。
【IPC分类】F04C18/16, F04C2/16
【公开号】CN205047427
【申请号】CN201520689535
【发明人】胡建军, 吴霞俊, 张开闯
【申请人】无锡压缩机股份有限公司
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2015年9月8日