[發(fā)明專利]一種相交軸錐形雙螺桿轉(zhuǎn)子型線設(shè)計方法、轉(zhuǎn)子及設(shè)備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210022675.0
• 申請日: 2022-01-10
• 公開（公告）號: CN114382693B
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 胡汪鋒;何志龍;李丹童;王瀟;邢子文
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學
• 主分類號: F04C2/16
• 分類號: F04C2/16;F04C15/00;F04C18/12;F04C18/16;F04C29/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 房鑫

一種相交軸錐形雙螺桿轉(zhuǎn)子型線設(shè)計方法、轉(zhuǎn)子及設(shè)備，轉(zhuǎn)子型線設(shè)計方法包括建立錐形螺桿轉(zhuǎn)子的空間外嚙合模型；在球心為O，半徑不同的一系列球面上，給定轉(zhuǎn)子一形成錐形所需要的型線族；根據(jù)空間嚙合理論，求出給定型線族的共軛曲線族作為轉(zhuǎn)子二形成錐形所需要的型線族；求出兩個轉(zhuǎn)子形成錐形螺桿轉(zhuǎn)子各自所需要的圓錐螺旋線；將兩個轉(zhuǎn)子的型線族沿著各自的圓錐螺旋線掃描得到各自的轉(zhuǎn)子曲面。相比于現(xiàn)有的平行軸錐形螺桿轉(zhuǎn)子，本發(fā)明生成的相交軸錐形螺桿轉(zhuǎn)子的錐度更大，可以實現(xiàn)轉(zhuǎn)子間的齒間面積沿著軸向大幅度下降，從而使雙螺桿轉(zhuǎn)子的接觸線和泄露三角形大幅度下降，理論上可以有效的減少雙螺桿機械的泄露，同時錐形結(jié)構(gòu)還可以改善轉(zhuǎn)子的受力情況。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于機械工程設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種相交軸錐形雙螺桿轉(zhuǎn)子型線設(shè)計方法、轉(zhuǎn)子及設(shè)備。

背景技術(shù)

雙螺桿轉(zhuǎn)子由于高效可靠等優(yōu)點，已被應用在雙螺桿壓縮機、扭葉羅茨機、雙螺桿真空泵，螺桿泵等雙螺桿機械領(lǐng)域。但是，這種結(jié)構(gòu)也帶來了間隙泄漏和轉(zhuǎn)子受力不平衡等問題，以及由此產(chǎn)生的能量損失、噪聲、軸承磨損和轉(zhuǎn)子變形等問題。雙螺桿機械的性能從根本上取決于一對轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)。因此，雙螺桿轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的優(yōu)化得到了廣泛的研究。

近年來，雙螺桿轉(zhuǎn)子的內(nèi)壓縮技術(shù)由于其高流量和低能耗的優(yōu)點被廣泛使用。在雙螺桿轉(zhuǎn)子可變幾何的研究中，變螺距轉(zhuǎn)子首先被提出來。然而，由于排氣端的薄齒和深槽，變螺距轉(zhuǎn)子在排氣端會存在較大的熱變形和較差的密封性等問題，這對雙螺桿機械的可靠性以及熱力性能是不利的。錐形螺桿轉(zhuǎn)子由于其直徑沿著軸向變化的特點可以解決這一問題，錐形螺桿轉(zhuǎn)子最大的優(yōu)點就是其齒間面積會沿著軸向縮小，由此會帶來接觸線和泄露三角形的減小，從而減少泄露，因此錐形螺桿轉(zhuǎn)子相比于變螺距轉(zhuǎn)子具有更大的潛力。然而，目前對錐形螺桿轉(zhuǎn)子的研究大都停留在平行軸傳動領(lǐng)域，轉(zhuǎn)子無法實現(xiàn)較大的錐度，且轉(zhuǎn)子的截面形狀會沿著軸向發(fā)生變形，這些問題限制了錐形螺桿轉(zhuǎn)子的潛力。因此，相交軸傳動的錐形螺桿轉(zhuǎn)子被提出來，此時兩個轉(zhuǎn)子之間的關(guān)系屬于空間嚙合范疇，轉(zhuǎn)子曲面的生成更為復雜，但目前還沒有相關(guān)的公開文獻。因此研究相交軸錐形雙螺桿轉(zhuǎn)子的生成方法是很有必要的，如何提高相交軸錐形螺桿轉(zhuǎn)子的錐度，以及降低雙螺桿轉(zhuǎn)子的接觸線和泄露三角形，從而有效減少泄露亟待研究。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的問題，提供一種相交軸錐形雙螺桿轉(zhuǎn)子型線設(shè)計方法、轉(zhuǎn)子及設(shè)備，能夠使雙螺桿轉(zhuǎn)子的接觸線和泄露三角形大幅度下降。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明有如下的技術(shù)方案：

一種相交軸錐形雙螺桿轉(zhuǎn)子型線設(shè)計方法，包括以下步驟：

步驟一、建立錐形螺桿轉(zhuǎn)子的空間外嚙合模型；

所述錐形螺桿轉(zhuǎn)子的空間外嚙合模型如下：OZ₁是轉(zhuǎn)子一的轉(zhuǎn)軸，OZ₂是轉(zhuǎn)子二的轉(zhuǎn)軸，OZ₁與OZ₂相交于點O并且夾角為θ，轉(zhuǎn)子的嚙合關(guān)系由兩個圓錐面來表示，兩個圓錐面相切地做純滾動運動并且它們的接觸線始終為OL，OL為瞬時回轉(zhuǎn)軸線；

步驟二、在球心為O，半徑不同的一系列球面上，給定轉(zhuǎn)子一形成錐形所需要的型線族；

步驟三、根據(jù)空間嚙合理論，求出給定型線族的共軛曲線族作為轉(zhuǎn)子二形成錐形所需要的型線族；

步驟四、求出兩個轉(zhuǎn)子形成錐形螺桿轉(zhuǎn)子各自所需要的圓錐螺旋線；

步驟五、將兩個轉(zhuǎn)子的型線族沿著各自的圓錐螺旋線掃描得到各自的轉(zhuǎn)子曲面。

一種相交軸錐形雙螺桿轉(zhuǎn)子，包括空間嚙合的轉(zhuǎn)子一和轉(zhuǎn)子二；

所述轉(zhuǎn)子一和轉(zhuǎn)子二的參數(shù)滿足如下關(guān)系式：