專利名稱：雙螺桿壓縮機(jī)螺桿轉(zhuǎn)子新齒形的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于雙螺桿壓縮機(jī)螺桿轉(zhuǎn)子齒形設(shè)計(jì)和制造領(lǐng)域。
雙螺桿壓縮機(jī)自本世紀(jì)四十年代面世以來，發(fā)展很快，應(yīng)用遍及許多領(lǐng)域。螺桿轉(zhuǎn)子齒形的更新和發(fā)展。是推動(dòng)雙螺桿壓縮機(jī)發(fā)展的主要?jiǎng)恿?。在各國的專利文獻(xiàn)中，螺桿轉(zhuǎn)子齒形層出不窮，目的都是為了提高效率，改善性能。螺桿轉(zhuǎn)子齒形的設(shè)計(jì)，通常應(yīng)當(dāng)考慮如下這些因素(1)齒面接觸線長度盡可能短，以減少橫向泄漏損失；(2)漏氣三角形面積盡可小，以減少縱向泄漏損失；(3)面積利用系數(shù)盡可能大，以提高排氣量；(4)齒形曲線過渡圓滑，無尖點(diǎn)或銳邊，以減少氣流擾動(dòng)損失，同時(shí)改善工藝性；(5)陰轉(zhuǎn)子上的負(fù)力矩盡可能小，以改善動(dòng)力性能，提高絕熱效率；(6)齒面?zhèn)认兜姆植?，不?yīng)當(dāng)違背齒面共軛嚙合的基本原則，以改善傳動(dòng)性能。
以上這些因素，往往是互相矛盾的，不可能同時(shí)全部滿足，只能以某一方面為主，統(tǒng)籌兼顧其它。這正是迄今出現(xiàn)眾多專利齒形的主要原因。一般，為了縮短齒面接觸線的長度，多采用圓弧齒形。而為了減小漏氣三角形面積，則以點(diǎn)生擺線見長。然而，點(diǎn)擺線齒形必然要增加接觸線長度，而且作為其共軛齒形的“點(diǎn)”，實(shí)際上就是尖角，也是不足取的。另一方面，漏氣三角形面積越小，陰轉(zhuǎn)子上的負(fù)力矩就越大，對(duì)提高效率未必有利。綜合考慮這些互相制約的因素，應(yīng)當(dāng)說，雙邊不對(duì)稱齒形是比較有利的螺桿轉(zhuǎn)子齒形。“雙邊”，即指齒形跨越節(jié)圓兩側(cè)，既有利于齒形曲線的圓滑過渡，消除尖點(diǎn)或銳邊，也有利于提高面積利用系數(shù)?！安粚?duì)稱”，即指主動(dòng)側(cè)齒形與被動(dòng)側(cè)齒形互不對(duì)稱，有利于兼顧接觸線長度和漏氣三角形面積的大小，也有利于在控制壓氣側(cè)的漏氣三角形面積盡量小的前提下，使陰轉(zhuǎn)子上的負(fù)力矩不致太大。然而，雙邊齒形的一個(gè)根本弱點(diǎn)是漏氣三角形面積比較大，泄漏損失大。此外，同一般齒輪傳動(dòng)一樣，為了補(bǔ)償制造誤差、熱變形、受力變形和齒面間潤滑的需要，雙螺桿壓縮機(jī)中二轉(zhuǎn)子齒面間的嚙合側(cè)隙是不可缺少的，如果嚙合側(cè)隙取之不當(dāng)，那么螺桿轉(zhuǎn)子的實(shí)際齒形將與理論齒形完全不同，齒面的共軛嚙合將被破壞，從而引發(fā)噪聲和振動(dòng)加劇?，F(xiàn)有的螺桿轉(zhuǎn)子齒形專利，從不涉及齒面嚙合側(cè)隙問題，實(shí)際上均屬“零側(cè)隙”的理論齒形，因而留下了一個(gè)生產(chǎn)實(shí)踐中共軛嚙合不確定的問題。而現(xiàn)有生產(chǎn)技術(shù)中通常采用的“端面齒形法向等間隙”、“螺旋齒面法向等間隙”或者用改變加工或裝置中心距的方法獲得的嚙合側(cè)隙分布，是不可能保持齒面共軛嚙合的。在這種情況下，產(chǎn)品出廠前試車中噪聲往往超標(biāo)，常常必須經(jīng)過繁重的人工修形才能達(dá)標(biāo)，既增加勞動(dòng)成本，又影響產(chǎn)品質(zhì)量。
本實(shí)用新型的目的是發(fā)明一種雙螺桿壓縮機(jī)螺桿轉(zhuǎn)子新齒形，這種新齒形以圓弧和點(diǎn)生擺線的等距曲線為基本組成單元的雙邊不對(duì)稱齒形(見附


圖1)，陽轉(zhuǎn)子和陰轉(zhuǎn)子的端面齒形均由若干段這樣的基本單元曲線光滑連接而成。這樣可以減小接觸線長度，同時(shí)有利于齒面的漸進(jìn)嚙合，克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和不足；被動(dòng)側(cè)齒形，采用點(diǎn)生擺線的等距曲線作齒形，既可以盡量減小壓氣側(cè)的漏氣三角形面積，又可以使其共軛齒形由“點(diǎn)”變?yōu)椤皥A弧”，徹底消除尖角，使氣流攏動(dòng)損失小。傳動(dòng)平穩(wěn)降低振動(dòng)和噪聲，螺桿轉(zhuǎn)子新齒形對(duì)齒形參數(shù)進(jìn)行優(yōu)選，即取被動(dòng)側(cè)齒形參數(shù)以漏氣三角形面積最小為主要目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)選，由于漏氣面積小，泄漏損失減小。這樣，從根上消除了由于側(cè)隙分布不合理而破壞了齒面的共軛嚙合，因而噪聲和振動(dòng)加劇的弊病。采用新齒形的側(cè)隙分布之后，不必經(jīng)過人工修形。噪聲、振動(dòng)減小，齒面的嚙合側(cè)隙改善了傳動(dòng)性能。
本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是雙螺壓縮機(jī)螺桿轉(zhuǎn)子新齒形是以圓弧和點(diǎn)生擺線的等距曲線為基本組成單元的雙邊不對(duì)稱齒形，陽轉(zhuǎn)子[I]和陰轉(zhuǎn)子[II]的端面齒形均由若干段這樣的基本單元曲線光滑連接而成。通常，由陽轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)陰轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)向如附
圖1中箭頭所示。因而對(duì)于圖示相嚙合的一對(duì)齒，以中心線O1O2為分界線，上半部為主動(dòng)側(cè)，下半部為被動(dòng)側(cè)。陽轉(zhuǎn)子的主動(dòng)側(cè)齒形基本上為圓心位于陽轉(zhuǎn)子節(jié)圓內(nèi)側(cè)的圓弧[7]，相應(yīng)的陰轉(zhuǎn)子共軛齒形為點(diǎn)生擺線的等距曲線[7′]；陽轉(zhuǎn)子的被動(dòng)側(cè)齒形大部分為點(diǎn)生擺線的等距曲線[4]，小部分為圓弧[3]和[5]；陰轉(zhuǎn)子的被動(dòng)側(cè)齒形大部分為點(diǎn)生擺線的等距曲線[5′]，小部分為圓弧[4′]和點(diǎn)生擺線的等距曲線[3′]。主動(dòng)側(cè)齒形和被動(dòng)側(cè)齒形之間以及它們與齒頂圓、齒根圓之間均以圓弧連接。其被動(dòng)側(cè)齒形參數(shù)以漏氣三角形面積最小為主要目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)選，而且該齒形含有齒面嚙合側(cè)隙。齒形具有如下特征陽轉(zhuǎn)子上圓弧[3]的圓心至陽轉(zhuǎn)子軸心O1的距離小于陽轉(zhuǎn)子節(jié)圓半徑Rji，大于Rrj的97％，其半徑小于公稱直徑的15％；陰轉(zhuǎn)子上圓弧[4′]的圓心至陰轉(zhuǎn)子軸心O2的距離小于陰轉(zhuǎn)子節(jié)圓半徑Rj2，大于Rj2的97％，其半徑小于公稱直徑的3％；陽轉(zhuǎn)子上圓弧[5]的圓心位于陽轉(zhuǎn)子節(jié)圓外側(cè)，靠近齒頂圓，其半徑小于公稱直徑的2％，陰轉(zhuǎn)子被動(dòng)側(cè)齒形上點(diǎn)生擺線的等距曲線[3′]和點(diǎn)生擺線的等距曲線[5′]，分別是陽轉(zhuǎn)子被動(dòng)側(cè)齒形上圓弧[3]和圓弧[5]的共軛包絡(luò)線，陽轉(zhuǎn)子被動(dòng)側(cè)齒形上點(diǎn)生擺線的等距曲線[4]系陰轉(zhuǎn)子被動(dòng)側(cè)齒形上圓弧[4′]的共軛包括線。
本實(shí)用新型的有益效果是由于螺桿轉(zhuǎn)子齒形上沒有尖點(diǎn)和銳邊，氣流擾動(dòng)損失小，工藝性好，刀具耐用度高；面積利用系數(shù)大；漏氣三角形面積比較小；具有獨(dú)特的嚙合側(cè)隙分布，完全滿足齒面共軛嚙合的基本要求，噪聲較低。傳動(dòng)平穩(wěn)，性能好。
附
圖1是雙螺桿壓縮機(jī)一對(duì)螺桿轉(zhuǎn)子嚙合示意圖。
其中[I]是陽轉(zhuǎn)子，[II]是陰轉(zhuǎn)子。在陽轉(zhuǎn)子[I]中，第1、9段——齒根圓[1]、[9]；第2、8段——圓心位于節(jié)圓上的圓弧[2]、[8]；第3段——圓弧[3]，其圓心位于節(jié)圓內(nèi)側(cè)且很靠近節(jié)圓；第4段——陰轉(zhuǎn)子上圓弧[4′]的共軛包絡(luò)線[4]；第5段——圓弧[5]，其圓心位于節(jié)圓外側(cè)且接于齒頂圓；第6段——圓心位于節(jié)圓上的圓弧[6]；第7段——圓心位于節(jié)圓內(nèi)側(cè)的圓弧[7]。在陽轉(zhuǎn)子[II]中，第1、9段——齒根圓[1′]、[9′]；第2、8段——圓心位于節(jié)圓上的圓弧[2′]、[8′]；第3段——陽轉(zhuǎn)子上圓[3]的共軛包括線[3′]；第4段——圓弧[4′]，其圓心位于節(jié)圓內(nèi)側(cè)且很靠近節(jié)圓；第5段——陽轉(zhuǎn)子上圓弧[5]的共軛包絡(luò)線[5′]；第6段——圓心位于節(jié)圓上的圓弧[6′]；第7段——陽轉(zhuǎn)子上圓弧[7]的共軛包括線[7′]。
本實(shí)用新型提出的陰、陽轉(zhuǎn)子新齒形的一個(gè)實(shí)施案例如附
圖1所示，陰、陽轉(zhuǎn)子齒形各由九段曲線光滑連接而成。這些曲線均為圓弧或圓弧的共軛包括線，沒有任何尖點(diǎn)或銳邊出現(xiàn)，陰、陽轉(zhuǎn)子齒形為雙邊不對(duì)稱齒形。這種齒形的陰、陽螺桿轉(zhuǎn)子齒面間具有獨(dú)特的既能滿足螺桿轉(zhuǎn)子實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)必不可少的側(cè)隙需要，又不破壞齒面共軛嚙基本準(zhǔn)則的嚙合側(cè)隙，“沿端面齒形法向”和“沿螺旋齒面法向”均非等距分布。按照這種新齒形所制造的一個(gè)陰轉(zhuǎn)子或一個(gè)陽轉(zhuǎn)子或一對(duì)螺桿轉(zhuǎn)子，可由它們構(gòu)成互相嚙合的一對(duì)螺桿轉(zhuǎn)子或者裝配成為一臺(tái)雙螺村壓縮機(jī)。本實(shí)用新型所提出的新齒形，應(yīng)用于公稱直徑為200mm，長徑比為1.5的螺桿人制冷壓縮機(jī)上，在標(biāo)準(zhǔn)工況(-15℃/30℃)下測(cè)試，制冷量達(dá)到580.36KW，單位軸功率制冷量達(dá)到3582w/kw。
權(quán)利要求1.一種雙螺桿壓縮機(jī)螺桿轉(zhuǎn)子新齒形，是以圓弧和點(diǎn)生擺線的等距曲線為基本組成單元的雙邊不對(duì)稱齒形，陽轉(zhuǎn)子[I]和陰轉(zhuǎn)子[II]的端面齒形均由若干段這樣的基本單元曲線光滑連接而成，其特征是陽轉(zhuǎn)子的主動(dòng)側(cè)齒形基本上為圓心位于陽轉(zhuǎn)子節(jié)圓內(nèi)側(cè)的圓弧[7]，相應(yīng)的陰轉(zhuǎn)子共軛齒形為點(diǎn)生擺線的等距曲線[7′]；陽轉(zhuǎn)子的被動(dòng)側(cè)齒形大部分為點(diǎn)生擺線的等距曲線[4]，小部分為圓弧[3]和[5]；陰轉(zhuǎn)子的被動(dòng)側(cè)齒形大部分為點(diǎn)生擺線的等距曲線[5′]，小部分為圓弧[4′]和點(diǎn)生擺線的等距曲線[3′]；主動(dòng)側(cè)齒形和被動(dòng)側(cè)齒形之間以及它們與齒頂圓、齒根圓之間均以圓弧連接，其被動(dòng)側(cè)齒形參數(shù)以漏氣三角形面積最小為主要目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)選，而且該齒形含有齒面嚙合側(cè)隙，齒形具有如下特征陽轉(zhuǎn)子上圓弧[3]的圓心至陽轉(zhuǎn)子軸心O1的距離小于陽轉(zhuǎn)子節(jié)圓半徑Rj1，大于Rj1的97％，其半徑小于公稱直徑的15％；陰轉(zhuǎn)子上圓弧[4′]的圓心至陰轉(zhuǎn)子軸心O2的距離小于陰轉(zhuǎn)子節(jié)圓半徑Rj2，大于Rj2的97％，其半徑小于公稱直徑的3％，陽轉(zhuǎn)子上圓弧[5]的圓心位于陽轉(zhuǎn)子節(jié)圓外側(cè)，靠近齒頂圓，其半徑小于公稱直徑的2％，陰轉(zhuǎn)子被動(dòng)側(cè)齒形上點(diǎn)生擺線的等距曲線[3′]和點(diǎn)生擺線的等距曲線[5′]，分別是陽轉(zhuǎn)子被動(dòng)側(cè)齒形上圓弧[3]和圓弧[5]的共軛包絡(luò)線，陽轉(zhuǎn)子被動(dòng)側(cè)齒形上點(diǎn)生擺線的等距曲線[4]，系陰轉(zhuǎn)子被動(dòng)側(cè)齒形上圓弧[4′]的共軛包絡(luò)線。
專利摘要本實(shí)用新型屬于雙螺桿壓縮機(jī)螺桿轉(zhuǎn)子齒形。螺桿轉(zhuǎn)子新齒形以圓弧和點(diǎn)生擺線的等距曲線為基本組成單元的雙邊不對(duì)稱齒形,被動(dòng)側(cè)齒形參數(shù)以漏氣三角形面積最小為主要目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)選,而且該齒形含有齒面嚙合側(cè)隙。由于螺桿轉(zhuǎn)子齒形上沒有尖點(diǎn)和銳邊,氣流擾動(dòng)損失小,工藝性好,刀具耐用度高;面積利用系數(shù)大;漏氣三角形面積比較小;具有獨(dú)特的嚙合側(cè)隙分布,完全滿足齒面共軛嚙合的基本要求,噪聲較低。
文檔編號(hào)F04C18/16GK2397284SQ9921803
公開日2000年9月20日 申請(qǐng)日期1999年7月16日 優(yōu)先權(quán)日1999年7月16日
發(fā)明者劉健, 王志強(qiáng), 肖大準(zhǔn), 劉殿銘 申請(qǐng)人:大連理工大學(xué), 大連冷凍機(jī)股份有限公司