[發(fā)明專利]一種單頭等螺距螺桿轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡設(shè)計(jì)方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110300961.0
• 申請(qǐng)日: 2011-09-28
• 公開（公告）號(hào): CN102521423A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張世偉;顧中華;張志軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東北大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F17/50
• 分類號(hào): G06F17/50
• 代理公司: 沈陽(yáng)東大專利代理有限公司 21109
• 代理人: 梁焱

1.一種單頭等螺距螺桿轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡設(shè)計(jì)方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1：對(duì)于任意一種指定結(jié)構(gòu)的單頭等螺距螺桿轉(zhuǎn)子，首先在轉(zhuǎn)子端面上以軸心為原點(diǎn)建立極坐標(biāo)系，計(jì)算出轉(zhuǎn)子端面型線所包圍圖形的截面面積A₀以及該圖形形心的極坐標(biāo)位置(r₀，θ₀)；

步驟2：確定螺桿轉(zhuǎn)子去除質(zhì)量參數(shù)，按以下三種不同情況選擇其一進(jìn)行：

第一種情況：當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)子的總長(zhǎng)度L₀等于其導(dǎo)程p的整數(shù)倍時(shí)，即L₀＝np，其中節(jié)距數(shù)n＝1，2，3...時(shí)，確定轉(zhuǎn)子兩端去除質(zhì)量體空穴的截面面積A₁、A₂形心位置坐標(biāo)(r₁，θ₁)、(r₂，θ₂)和挖空深度L₁、L₂；

所述轉(zhuǎn)子兩端去除質(zhì)量體空穴的截面面積A₁、A₂，公式如下：

A₁＝A₂

A₁r₁＝A₂r₂＝nA₀r₀/(2n-1)

所述形心位置坐標(biāo)(r₁，θ₁)、(r₂，θ₂)，公式如下：

r₁＝r₂

θ₁＝θ₂＝θ₀

所述挖空深度L₁，L₂公式如下：

L₁＝L₂＝p/2

第二種情況：當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)子的總長(zhǎng)度L₀等于其導(dǎo)程p的n.5倍時(shí)，即L₀＝(2n+1)p/2，n＝1，2，3...時(shí)，確定轉(zhuǎn)子兩端去除質(zhì)量體空穴的截面面積A₁、A₂，形心位置坐標(biāo)(r₁，θ₁)、(r₂，θ₂)和挖空深度L₁、L₂；

所述的轉(zhuǎn)子兩端去除質(zhì)量體空穴的截面面積A₁、A₂，公式如下：

A₁＝A₂

A₁r₁＝A₂r₂＝A₀r₀/2

所述的形心位置坐標(biāo)(r₁，θ₁)，(r₂，θ₂)，公式如下：

r₁＝r₂

θ₀＝θ₁

θ₂＝θ₀±π

所述的挖空深度L₁、L₂，公式如下：

L₁＝L₂＝p/2

第三種情況：當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)子的總長(zhǎng)度L₀與其導(dǎo)程p的關(guān)系不滿足上述兩種情況的條件時(shí)，則轉(zhuǎn)子兩端去除質(zhì)量體空穴的截面面積A₁、A₂，形心位置坐標(biāo)(r₁，θ₁)，(r₂，θ₂)和挖空深度L₁、L₂按下面公式，采用最優(yōu)化方法計(jì)算：

min{|mr_X0|+|mr_XL|+|mr_Y0|+|mr_YL|}

s.t.x_m0A₀L₀-x_m1A₁L₁-x_m2A₂L₂＝0

y_m0A₀L₀-y_m1A₁L₁-y_m2A₂L₂＝0

式中：xm0=±r0p2πL0[sin(θ0±2πL0/p)-sinθ0]---(1a)]]>

xm1=±r1p2πL1[sin(θ1±2πL1/p)-sinθ1]---(1b)]]>

xm2=±r2p2πL2[sinθ2-sin(θ2m2πL2p)]---(1c)]]>

ym0=mr0p2πL0[cos(θ0±2πL0/p)-cosθ0]---(2a)]]>

ym1=mr1p2πL1[cos(θ1±2πL1/p)-cosθ1]---(2b)]]>

ym2=mr2p2πL2[cosθ2-cos(θ2m2πL2/p)]---(2c)]]>

mr_X0＝mr_0X0-mr_1X0-mr_2X0?????????????????????????????????????????(3)

mr0X0=A0ρr0p2πL0[mL0sinθ0-p2πcos(θ0±2πL0/p)+p2πcosθ0]---(3a)]]>

mr1X0=A1ρr1p2πL0[mL0sinθ1-p2πcos(θ1±2πL1p)+p2πcosθ1±Lsin(θ1±2πL1p)]]>(3b)

mL1sin(θ1±2πL1p)]]]>

mr2X0=A2ρr2p2πL0[mL2sin(θ2m2πL2p)+p2πcos(θ2m2πL2p)-p2πcosθ2]---(3c)]]>

mr_XL＝mr_0XL-mr_1XL-mr_2XL??????????????????????????????(4)

mr0XL=A0ρr0p2πL0[±L0sin(θ0±2πL0/p)+p2πcos(θ0±2πL0/p)-p2πcosθ0]---(4a)]]>

mr1XL=A1ρr1p2πL0[±L1sin(θ1±2πL1p)+p2πcos(θ1±2πL1p)-p2πcosθ1]---(4b)]]>

mr2XL=A2pr2p2πL0[±L0sinθ2m(L0-L2)sin(θ2m2πL2p)-p2πcos(θ2m2πL2p)]]>(4c)

+p2πcosθ2]]]>

mr_Y0＝mr_0Y0-mr_1Y0-mr_2Y0??????????????????????????????(5)

mr0Y0=A0ρr0p2πL0[±L0cosθ0-p2πsin(θ0±2πL0/p)+p2πsinθ0]---(5a)]]>

mr1Y0=A1ρr1p2πL0[±L0cosθ1-p2πsin(θ1±2πL1p)+p2πsinθ1]]>(5b)

mL0cos(θ1±2πL1p)±L1cos(θ1±2πL1p)]]]>

mr2Y0=A2ρr2p2πL0[±L2cos(θ2m2πL2p)+p2πsin(θ2m2πL2p)-p2πsinθ2]---(5c)]]>

mr_YL＝mr_0YL-mr_1YL-mr_2YL??????????????????????????????(6)

mr0YL=A0ρr0p2πL0[mL0cos(θ0±2πL0/p)+p2πsin(θ0±2πL0/p)-p2πsinθ0]---(6a)]]>

mr1YL=A1ρr1p2πL0[mL1cos(θ1±2πL1p)+p2πsin(θ1±2πL1p)-p2πsinθ1]---(6b)]]>

mr2YL=A2ρr2p2πL0[mL0cosθ2±(L0-L2)cos(θ2m2πL2p)-p2πsin(θ2m2πL2p)]]>(6c)

+p2πsinθ2]]]>

步驟3：按步驟2的參數(shù)，在鑄造轉(zhuǎn)子毛坯時(shí)預(yù)留去除質(zhì)量體的空穴，實(shí)現(xiàn)螺桿轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡，具體方法為：選擇轉(zhuǎn)子的兩側(cè)端面作為去除質(zhì)量體空穴的開口位置，所述空穴的形狀為等截面螺旋體；所述等截面螺旋體的確定方法為：在轉(zhuǎn)子一側(cè)端面型線所包圍的區(qū)域內(nèi)，劃取一塊面積大小和形心位置滿足驟2中任一條件，且與轉(zhuǎn)子端面型線不發(fā)生干涉的圖形；以此圖形為基礎(chǔ)，繞螺桿轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)軸做等螺距螺旋掃描，形成其導(dǎo)程與轉(zhuǎn)子導(dǎo)程相同并具有指定挖空深度的等截面螺旋體。