一种采用圆弧修正齿形的三螺杆的制作方法

本发明属于螺杆泵技术领域，涉及一种三螺杆齿形的修正，更具体地说，它涉及一种采用圆弧修正齿形的三螺杆。

背景技术：

目前市场上常见的三螺杆泵，其从动螺杆端面齿形包括齿根圆、长幅外摆线、径向直线和齿顶圆，主动螺杆端面齿形包括齿根圆、外摆线、短幅外摆线和齿顶圆。由于从动螺杆齿形中径向直线与齿顶圆相接处存在尖角，因此，在运行过程中，从动螺杆转动时较易发生磨损，使螺杆泵在工作过程中漏损量增大，容积效率下降。另一方面，在使用圆盘铣刀或磨削砂轮加工螺杆时，不仅铣刀或砂轮轮廓线中存在尖角，容易磨损，使刀具寿命缩短，而且刀具的安装角受到严格限制，使加工难度增大。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于针对上述问题，提供了一种采用圆弧修正齿形的三螺杆。

一种采用圆弧修正齿形的三螺杆,包括两根双头从动螺杆2和一根双头主动螺杆1，主动螺杆1和两根从动螺杆2的转动方向相反，组成平行轴外啮合的螺杆副，形成共轭关系。所述从动螺杆2的每头端面齿形相同，每头端面齿形由第一过渡圆弧ab、长幅外摆线bc、从动齿根圆cd、长幅外摆线de、第二过渡圆弧ef和从动齿顶圆fg共六条曲线光滑连接组成；所述主动螺杆1的每头端面齿形相同，每头端面齿形由第一圆弧包络线aˊbˊ、主动齿顶圆cˊdˊ、第二圆弧包络线eˊfˊ和主动齿根圆fˊgˊ共四条曲线组成，其中圆弧包络线aˊbˊ的bˊ端与齿顶圆cˊdˊ的cˊ端重合在一起，齿顶圆cˊdˊ的dˊ端与点圆弧包络线eˊfˊ的eˊ端重合在一起，圆弧包络线和齿根圆连接处为光滑连接。

进一步限定的技术方案如下：

所述主动螺杆1的齿形中，第一圆弧包络线aˊbˊ的共轭曲线与从动螺杆2上的第一过渡圆弧ab对应啮合，点bˊ与点cˊ的共轭曲线为从动螺杆2上的长幅外摆线bc，主动齿顶圆cˊdˊ的共轭曲线与从动螺杆2上的从动齿根圆cd对应啮合，点dˊ与点eˊ的共轭曲线为从动螺杆2上长幅外摆线de，第二圆弧包络线eˊfˊ的共轭曲线与从动螺杆2上的第二过渡圆弧ef对应啮合，主动齿根圆fˊgˊ的共轭曲线为从动螺杆2的从动齿顶圆fg。

所述从动螺杆2的齿形中的第一过度圆弧ab和第二过度圆弧ef的过渡圆弧半径r_o的取值范围与节圆直径d_j相关，其范围是r_o/d_j=0.015~0.025。

所述螺杆端面齿形中，从动螺杆2的齿根圆直径d_f与齿顶圆直径d_j之比为1:3；主动螺杆1的齿根圆直径d_j与齿顶圆直径d_a之比为3:5，从动螺杆2的齿顶圆直径d_j与主动螺杆1的齿根圆直径d_j相等，且等于节圆直径d_j，所述从动螺杆2与主动螺杆1的导程相等。

本发明的有效技术效果体现在以下方面：

（1）本发明提高了从动螺杆的耐磨性。由于从动螺杆端面齿形中不存在尖角，耐磨性显著提高，使整个螺杆副的工作寿命延长约30~40%。对螺杆泵而言，不会因为螺杆磨损而导致漏损量显著增大，确保泵在整个工作寿命中维持稳定的容积效率。

（2）在主动螺杆端面齿形中，圆弧包络线与齿根圆之间存在圆滑过渡。这首先消除了主动螺杆圆盘铣刀或磨削砂轮轮廓线中的尖角，使铣刀或砂轮的耐磨性显著提高，使用寿命延长50%左右。另外，这一圆滑过渡的存在使主动螺杆圆盘铣刀或磨削砂轮的安装角可在一定范围内变化，降低了加工难度，使操作更加方便。

附图说明

图1为本发明主、从动螺杆的啮合状态示意图；

图2为本发明从动螺杆的端面齿形示意图；

图3为本发明主动螺杆的端面齿形示意图；

图4为r_o分别等于0.015d_j、0.020d_j和0.025d_j时从动螺杆过渡圆弧局部对比示意图；

图5为r_o分别等于0.015d_j、0.020d_j和0.025d_j时主动螺杆圆弧包络线局部对比示意图；

图6为本发明从动螺杆过渡圆弧与主动螺杆啮合时的动态示意图；

图7为原有的主、从动螺杆的啮合状态示意图；

图8为原有的从动螺杆的端面齿形示意图；

图9为原有的主动螺杆的端面齿形示意图。

上述图中序号：主动螺杆1、从动螺杆2、原有的主动螺杆3、原有的从动螺杆4。

具体实施方式

下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步地说明。

实施例

参见图7、图8和图9，原有的三螺杆泵齿形采用的是径向直线修正三螺杆齿形，原有的从动螺杆4的每头螺杆端面齿形相同，其中一头由径向直线a₁b₁、长幅外摆线b₁c₁、齿根圆c₁d₁、长幅外摆线d₁e₁、径向直线e₁f₁和齿顶圆f₁g₁组成；原有的主动螺杆3的每头螺杆端面齿形相同，其中一头由外摆线a₁ˊb₁ˊ、短幅外摆线b₁ˊc₁ˊ、齿顶圆c₁ˊd₁ˊ、 短幅外摆线d₁ˊe₁ˊ、 外摆线e₁ˊf₁ˊ和齿根圆f₁ˊg₁ˊ组成。由于原有的从动螺杆4齿形中径向直线a₁b₁和e₁f₁的两端存在尖角，在与原有的主动螺杆3运转啮合的时容易磨损，造成泄漏增大，引起三螺杆泵容积效率逐渐降低，性能不稳定。另一方面，使用圆盘铣刀或砂轮加工原有的主动螺杆3时，铣刀或砂轮轮廓曲线也会存在着尖角，使刀具寿命缩短，而且刀具的安装角受到严格的限制，使加工难度加大。

参见图1、图2、图3，一种采用圆弧修正齿形的三螺杆，包括两根双头从动螺杆2和一根双头主动螺杆1。所述从动螺杆2的每头端面齿形相同，每头端面齿形由第一过渡圆弧ab、长幅外摆线bc、从动齿根圆cd、长幅外摆线de、第二过渡圆弧ef和从动齿顶圆fg共六条曲线光滑连接组成；所述主动螺杆1的每头端面齿形相同，每头端面齿形由第一圆弧包络线aˊbˊ、主动齿顶圆cˊdˊ、第二圆弧包络线eˊfˊ和主动齿根圆fˊgˊ共四条曲线组成，其中圆弧包络线aˊbˊ的bˊ端与齿顶圆cˊdˊ的cˊ端重合在一起，齿顶圆cˊdˊ的dˊ端与点圆弧包络线eˊfˊ的eˊ端重合在一起，圆弧包络线和齿根圆连接处为光滑连接。所述主动螺杆1位于中间，从动螺杆2沿主动螺杆1圆周对称布置，主动螺杆1和从动螺杆2的转动方向相反，组成平行轴外啮合的螺杆副，一个右旋，另一个左旋，形成共轭关系。

所述主动螺杆1的齿形中，第一圆弧包络线aˊbˊ的共轭曲线与从动螺杆2上的第一过渡圆弧ab对应啮合，点bˊ与点cˊ的共轭曲线为从动螺杆2上的长幅外摆线bc，主动齿顶圆cˊdˊ的共轭曲线与从动螺杆2上的从动齿根圆cd对应啮合，点dˊ与点eˊ的共轭曲线为从动螺杆2上长幅外摆线de，第二圆弧包络线eˊfˊ的共轭曲线与从动螺杆2上的第二过渡圆弧ef对应啮合，主动齿根圆fˊgˊ的共轭曲线为从动螺杆2的从动齿顶圆fg。

所述从动螺杆2的齿形中的第一过度圆弧ab和第二过度圆弧ef的过渡圆弧半径r_o的取值范围与节圆直径d_j相关，其范围是r_o/d_j=0.015~0.025。

所述螺杆端面齿形中，从动螺杆2的齿根圆直径d_f与齿顶圆直径d_j之比为1:3；主动螺杆1的齿根圆直径d_j与齿顶圆直径d_a之比为3:5，从动螺杆2的齿顶圆直径d_j与主动螺杆1的齿根圆直径d_j相等，且等于节圆直径d_j，所述从动螺杆2与主动螺杆1的导程相等。

所述从动螺杆2端面齿形中，过渡圆弧ab和ef的半径r_o可以根据实际使用过程中不同的工况来选定。r_o较大时，从动螺杆2的耐磨性较好，但主、从动螺杆啮合时的泄漏区域较大，螺杆泵的容积效率较低；r_o较小时，从动螺杆2的耐磨性较差，但主、从动螺杆啮合时的泄漏区域较小，螺杆泵的容积效率较高。一般地，取过渡圆弧半径r_o与节圆直径d_j的比值，即r_o/d_j等于0.020左右较为合适。图4所示为r_o/d_j分别等于0.015、0.020和0.025时从动螺杆2过渡圆弧的局部对比；图5所示为r_o/d_j分别等于0.015、0.020和0.025时与从动螺杆2过渡圆弧相啮合的主动螺杆1圆弧包络线的局部对比。

图6所示为从动螺杆2过渡圆弧与主动螺杆1啮合时的动态图形。由于圆弧与其包络线的啮合过程较为平顺，克服了原有齿形中尖角易磨损的缺点，使从动螺杆2的耐磨性显著提高，使整个螺杆副的工作寿命延长约30~40%。对螺杆泵而言，不会因为螺杆磨损而导致漏损量显著增大，确保泵在整个工作寿命中维持稳定的容积效率。在主动螺杆1端面齿形中，圆弧包络线与齿根圆之间存在圆滑过渡。这首先消除了主动螺杆1圆盘铣刀或磨削砂轮轮廓线中的尖角，使铣刀或砂轮的耐磨性显著提高，使用寿命延长50%左右。另外，这一圆滑过渡的存在使主动螺杆1圆盘铣刀或磨削砂轮的安装角可在一定范围内变化，降低了加工难度，使操作更加方便。

实施例一，主动螺杆1齿顶圆直径d_a=100mm，下表列出了这个规格主动螺杆1和从动螺杆2的各个设计尺寸，单位：mm。在本实施例中，为了减小泄漏区域，保持较高的容积效率，从动螺杆2的过度圆弧半径r_o =0.9mm。

实施例二，主动螺杆1齿顶圆直径d_a=40mm，下表列出了这个规格主动螺杆1和从动螺杆2的各个设计尺寸，单位：mm。在本实施例中，为了增加从动螺杆2的耐磨性，从动螺杆2的过度圆弧半径r_o=0.6mm。

以上内容并非对本发明的结构、形状作任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。