[發明專利]一種多葉型凸輪轉子的制備方法及系統

有效

• 申請號: 202010919905.4
• 申請日: 2020-09-04
• 公開（公告）號: CN111997895B
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: 黎義斌;李龍;楊悅民;劉建峰
• 申請（專利權）人: 蘭州理工大學
• 主分類號: F04C15/00
• 分類號: F04C15/00;F04C2/12;F04C2/18
• 代理公司: 北京方圓嘉禾知識產權代理有限公司 11385
• 代理人: 程江濤

本發明涉及一種多葉型凸輪轉子的制備方法及系統，屬于凸輪轉子設計領域。在確定轉子葉片數、轉子中心距和轉子外圓直徑后，便能夠對多葉型凸輪轉子的型線進行設計，且調節徑距比還能夠調節漸開線段、齒根圓弧段和齒頂圓弧段三段曲線的范圍，進而改變凸輪轉子的幾何形狀，并按照由漸開線段、齒根圓弧段和齒頂圓弧段組成的轉子型線制備不同葉形的凸輪轉子，從而使由兩個相同凸輪轉子組成的泵能夠滿足不同的輸送需要。本發明所提供的多葉型凸輪轉子的制備方法及系統可根據需要選擇不同的徑距比，以改變凸輪轉子的形狀，進而轉子所受的徑向激勵力也不相同，應用在凸輪轉子泵或凸輪式氣體循環泵中，泵的輸運能力不同，從而能夠滿足不同的需求。

技術領域

本發明涉及凸輪轉子設計領域，特別是涉及一種多葉型凸輪轉子的制備方法及系統。

背景技術

凸輪轉子常被應用于凸輪轉子泵、羅茨泵等非接觸容積式泵中，可用于輸送液體、非牛頓流體、氣體等介質，在輸送液體介質時被稱為凸輪轉子泵，在輸送氣體介質時又常常被稱為羅茨泵/凸輪式氣體循環泵。通過兩個相同的凸輪轉子進行同步反向轉動，使泵內容積產生變化，從而將介質由入口吸入腔內并泵出。多葉型凸輪轉子由圓弧段和漸開線段共同組成，抑制泄漏性能好，轉速調節范圍廣，可設計成4～6葉多葉型凸輪轉子，并且通過調節徑距比(轉子中心距和轉子外圓直徑的比值)可以改變凸輪轉子葉形，因此，該凸輪轉子的設計應用范圍廣，適用能力強，通過改變轉子葉片數和形狀能夠以較好的性能輸送不同的介質。但目前國內對多葉轉子和可變轉子葉形的研究較少，相關技術的探討還不是特別深入，對多葉轉子和可變轉子葉形的研究缺乏一套比較完整的理論，進而也就無法快速準確的制造不同葉形的凸輪轉子，無法滿足不同的輸送需要。

發明內容

本發明的目的是提供一種多葉型凸輪轉子的制備方法及系統，確定葉片數、轉子中心距和轉子外圓直徑便可對多葉型凸輪轉子的型線進行設計，并可通過調節徑距比來改變轉子葉形，進而能夠按照轉子型線制造不同葉形的凸輪轉子，從而使由兩個相同凸輪轉子組成的泵能夠滿足不同的輸送需要。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種多葉型凸輪轉子的制備方法，所述凸輪轉子的每片葉片的型線均完全相同；葉片的型線關于對稱軸對稱，且葉片的一半型線包括齒頂圓弧段、漸開線段以及齒根圓弧段；

所述制備方法包括：

以任意一點O₁為圓心，以轉子中心距的一半為節圓半徑，確定所述凸輪轉子的節圓；根據所述轉子中心距、轉子外圓直徑和轉子葉片數確定節圓壓力角，根據所述節圓壓力角、所述轉子葉片數以及所述轉子外圓直徑確定漸開線基圓半徑，并以O₁點為圓心，根據所述漸開線基圓半徑確定凸輪轉子的基圓；

以O₁為坐標原點，繪制直角坐標系，所述直角坐標系的Y軸正向與所述節圓的交點為P點；過P點作所述基圓的切線，切點為N₁；

根據所述轉子葉片數確定型線剩余角度；從圓心O₁引出一條射線，所述射線與X軸正向的夾角為所述型線剩余角度，所述射線與所述節圓的交點為A點；過A點作所述基圓的切線，切點為M，且AM切線與漸開線段的交點為G；所述漸開線段的延長線與所述基圓的交點為G₀；

根據所述節圓壓力角確定∠GO₁M的大小，根據所述∠GO₁M的大小以及漸開線性質確定∠MO₁G₀的大小，并以∠MO₁G₀作為漸開線段展開角起始角度；以∠G₀O₁N₁作為漸開線段展開角終止角度；根據所述漸開線段展開角起始角度和所述漸開線段展開角終止角度確定漸開線段角度范圍；以所述漸開線段角度范圍作為輸入參數，利用漸開線段坐標方程繪制漸開線段；