一种全啮合的渐变壁厚双涡旋齿的制作方法

本发明属于压缩机工程
技术领域：
，特别涉及涡旋压缩机涡旋齿型线。
背景技术：
：双涡旋齿压缩机具有排气量大、涡旋盘直径小及气体力变化幅度小等优点。涡旋齿型线的设计对于涡旋压缩机的性能影响很大。中国申请发明专利(申请号201010216612.6)，公开了一种涡旋压缩机的涡旋齿型线，其涡旋齿型线由圆弧和线段依次组合而成，该发明中涡旋齿是等壁厚涡旋齿，动涡旋齿和静涡旋齿齿头尖端不参与啮合。为了解决渐变壁厚涡旋齿工作过程不全啮合且渐变壁厚涡旋齿型线设计复杂的问题，进而增大涡旋压缩机的进气量，提高面积利用率，增加涡旋齿的强度，本发明提出的一种全啮合的渐变壁厚双涡旋齿，采用变径基圆渐开线的等距曲线和基圆渐开线的等距曲线的组合型线，实现涡旋齿厚度δ从外圈到中心逐渐增大；在工作过程中，动涡旋齿和静涡旋齿实现完全正确啮合；可以增大涡旋压缩机的进气量，增加压缩比，增大排气区域涡旋齿的强度，提高面积利用率，有利于涡旋齿的设计和加工，改善涡旋齿工作性能，对于丰富涡旋压缩机的型线设计具有重要意义。技术实现要素：本发明为了解决渐变壁厚涡旋齿工作过程不全啮合且渐变壁厚涡旋齿型线设计复杂的问题，增大涡旋压缩机的进气量，增加压缩比，满足不同压力腔对应的不同转子强度的要求，增加涡旋齿的强度，提高面积利用率，提出一种全啮合的渐变壁厚双涡旋齿。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：外圈涡旋齿的内侧和外侧啮合型线是变径基圆渐开线的等距曲线，涡旋齿中心处的内侧和外侧啮合型线是圆渐开线的等距曲线；第一静涡旋齿(1)的啮合型线包括4段光滑连接的曲线，依次为：第一变径基圆渐开线的等距曲线H1I1、第一圆渐开线的等距曲线H1G1、第二圆渐开线的等距曲线G1M1和第二变径基圆渐开线的等距曲线M1N1；动涡旋齿型线和静涡旋齿型线实现完全正确啮合；涡旋齿厚度δ从外圈到中心逐渐增大，最外圈处的涡旋齿厚度最小，涡旋齿中心处的厚度最大。静涡旋齿包括第一静涡旋齿(1)和第二静涡旋齿(2)，动涡旋齿包括第一动涡旋齿(3)和第二动涡旋齿(4)；第二静涡旋齿(2)和第一静涡旋齿(1)完全相同，第二静涡旋齿(2)相对中心O点旋转180°后与第一静涡旋齿(1)完全重合；第一静涡旋齿(1)和第二静涡旋齿(2)以中心O点为中心顺时针旋转90°得到第一动涡旋齿(3)和第二动涡旋齿(4)；第一静涡旋齿(1)、第二静涡旋齿(2)、第一动涡旋齿(3)和第二动涡旋齿(4)的啮合型线是由第一中线FDE、第二中线F1K1、第三中线F2K2、第四中线F3K3分别向内、外侧法向等距生成，法向等距的距离为曲轴回转半径的一半；将第一中线FDE依次逆时针旋转90°、180°、270°分别得到第二中线F1K1、第三中线F2K2、第四中线F3K3；第一中线FDE由第一圆渐开线FD和第一变径基圆渐开线DE组成；第一基圆渐开线FD的中心是O1点，第一变径基圆渐开线DE的中心是中心O点；第一圆渐开线FD经过F点，F点是正多边形G1G3G2G4边G2G3的中点，第一圆渐开线FD和第一变径基圆渐开线DE在D点光滑连接。第一动涡旋齿(3)和第二动涡旋齿(4)在公转平动的工作过程中，动涡旋齿型线和静涡旋齿型线实现完全正确啮合，即第一静涡旋齿(1)的第一圆渐开线的等距曲线G1H1和第一动涡旋齿(3)的第六圆渐开线的等距曲线G3M3，第一静涡旋齿(1)的第二圆渐开线的等距曲线G1M1和第二动涡旋齿(4)的第七圆渐开线的等距曲线G4H4，第一静涡旋齿(1)的第一变径基圆渐开线的等距曲线H1I1和第一动涡旋齿(3)的第六变径基圆渐开线的等距曲线M3N3，第一静涡旋齿(1)的第二变径基圆渐开线的等距曲线M1N1和第二动涡旋齿(4)的第七变径基圆渐开线的等距曲线H4I4，第二静涡旋齿(2)的第三圆渐开线的等距曲线G2H2和第一动涡旋齿(3)的第八圆渐开线的等距曲线G4M4，第二静涡旋齿(2)的第四圆渐开线的等距曲线G2M2和第二动涡旋齿(4)的第五圆渐开线的等距曲线G3H3，第二静涡旋齿(2)的第三变径基圆渐开线的等距曲线H2I2和第一动涡旋齿(3)的第八变径基圆渐开线的等距曲线M4N4，第二静涡旋齿(2)的第四变径基圆渐开线的等距曲线M2N2和第二动涡旋齿(4)的第五变径基圆渐开线的等距曲线H3I3分别实现完全正确啮合。一种涡旋压缩机，使用本发明所提出的一种全啮合的渐变壁厚双涡旋齿。一种涡旋真空泵，使用本发明所提出的一种全啮合的渐变壁厚双涡旋齿。一种涡旋膨胀机，使用本发明所提出的一种全啮合的渐变壁厚双涡旋齿。本发明一种全啮合的渐变壁厚双涡旋齿型线的有益效果：①组成涡旋齿的型线能够光滑连接，在涡旋压缩机工作过程中，第一静涡旋齿(1)和动涡旋齿(2)的型线可以完全正确啮合，是全啮合型线。②涡旋齿从外圈到中心是渐变壁厚，所组成的吸气区域工作腔压力低，涡旋齿强度低；所组成的排气区域工作腔压力高，涡旋齿的强度高。③涡旋齿外圈壁厚小，有利于增加吸气容积，增加涡旋压缩机的进气量，提高涡旋齿的面积利用率。④涡旋齿排气区域等距曲线的组合，使得排气区域压缩腔更小，排气腔压力更高，有利于增加压缩比。⑤涡旋齿采用圆渐开线的等距曲线和变径基圆渐开线的等距曲线，结构简单，有利于涡旋齿设计和加工。附图说明图1是一种全啮合的渐变壁厚双涡旋齿图。图2(a)是第一静涡旋齿(1)和第二静涡旋齿(2)图。图2(b)是第一动涡旋齿(3)和第二动涡旋齿(4)图。图3是形成第一动涡旋齿(3)、第二动涡旋齿(4)和第一静涡旋齿(1)、第二静涡旋齿(2)的中线图。图4是第一静涡旋齿(1)、第二静涡旋齿(2)和第一动涡旋齿(3)、第二动涡旋齿(4)的啮合过程图。图中：曲线G1H1—第一圆渐开线的等距曲线；曲线G1M1—第二圆渐开线的等距曲线；曲线G2H2—第三圆渐开线的等距曲线；曲线G2M2—第四圆渐开线的等距曲线；曲线G3H3—第五圆渐开线的等距曲线；曲线G3M3—第六圆渐开线的等距曲线；曲线G4H4—第七圆渐开线的等距曲线；曲线G4M4—第八圆渐开线的等距曲线；曲线H1I1—第一变径基圆渐开线的等距曲线；曲线M1N1—第二变径基圆渐开线的等距曲线；曲线H2I2—第三变径基圆渐开线的等距曲线；曲线M2N2—第四变径基圆渐开线的等距曲线；曲线H3I3—第五变径基圆渐开线的等距曲线；曲线M3N3—第六变径基圆渐开线的等距曲线；曲线H4I4—第七变径基圆渐开线的等距曲线；曲线M4N4—第八变径基圆渐开线的等距曲线；1—第一静涡旋齿；2—第二静涡旋齿；3—第一动涡旋齿；4—第二动涡旋齿；曲线FD—第一圆渐开线FD；曲线DE—第一变径基圆渐开线DE；曲线F1K1—第二中线F1K1；曲线F2K2—第三中线F2K2；曲线F3K3—第四中线F3K3；曲线FC—与圆渐开线FD共基圆的渐开线；曲线JD—与圆渐开线DE共变径基圆的渐开线。具体实施方式下面结合附图对本发明作进一步说明。如图1一种全啮合的渐变壁厚双涡旋齿，其外圈涡旋齿的内侧和外侧啮合型线是变径基圆渐开线的等距曲线，涡旋齿中心处的内侧和外侧啮合型线是圆渐开线的等距曲线；第一静涡旋齿(1)的啮合型线包括4段光滑连接的曲线，依次为：第一变径基圆渐开线的等距曲线H1I1、第一圆渐开线的等距曲线H1G1、第二圆渐开线的等距曲线G1M1和第二变径基圆渐开线的等距曲线M1N1；动涡旋齿型线和静涡旋齿型线实现完全正确啮合；涡旋齿厚度δ从外圈到中心逐渐增大，最外圈处的涡旋齿厚度最小，涡旋齿中心处的厚度最大。图1中第二静涡旋齿(2)和第一静涡旋齿(1)完全相同，第二静涡旋齿(2)相对中心O点旋转180°后与第一静涡旋齿(1)完全重合；第一静涡旋齿(1)和第二静涡旋齿(2)以中心O点为中心顺时针旋转90°得到第一动涡旋齿(3)和第二动涡旋齿(4)；第一静涡旋齿(1)、第二静涡旋齿(2)、第一动涡旋齿(3)和第二动涡旋齿(4)的啮合型线是由第一中线FDE、第二中线F1K1、第三中线F2K2、第四中线F3K3分别向内、外侧法向等距生成，法向等距的距离为曲轴回转半径的一半；第一中线FDE由第一圆渐开线FD和第一变径基圆渐开线DE组成；第一基圆渐开线FD的中心是O1点，第一变径基圆渐开线DE的中心是中心O点；将第一中线FDE依次逆时针旋转90°、180°、270°分别得到第二中线F1K1、第三中线F2K2、第四中线F3K3；正四边形G1G3G2G4的内接圆O，F点是G1G3的中点，F1点是G1G4的中点，F2点是G2G4的中点，F3点是G2G3的中点；M3H1的中点是D点；第一中线FDE的第一圆渐开线FD和第一中线FDE的第一变径基圆渐开线DE在D点光滑连接。一种全啮合的渐变壁厚双涡旋齿，其特征是：第一动涡旋齿(3)和第二动涡旋齿(4)在公转平动的工作过程中，动涡旋齿型线和静涡旋齿型线实现完全正确啮合，即第一静涡旋齿(1)的第一圆渐开线的等距曲线G1H1和第一动涡旋齿(3)的第六圆渐开线的等距曲线G3M3，第一静涡旋齿(1)的第二圆渐开线的等距曲线G1M1和第二动涡旋齿(4)的第七圆渐开线的等距曲线G4H4，第一静涡旋齿(1)的第一变径基圆渐开线的等距曲线H1I1和第一动涡旋齿(3)的第六变径基圆渐开线的等距曲线M3N3，第一静涡旋齿(1)的第二变径基圆渐开线的等距曲线M1N1和第二动涡旋齿(4)的第七变径基圆渐开线的等距曲线H4I4，第二静涡旋齿(2)的第三圆渐开线的等距曲线G2H2和第一动涡旋齿(3)的第八圆渐开线的等距曲线G4M4，第二静涡旋齿(2)的第四圆渐开线的等距曲线G2M2和第二动涡旋齿(4)的第五圆渐开线的等距曲线G3H3，第二静涡旋齿(2)的第三变径基圆渐开线的等距曲线H2I2和第一动涡旋齿(3)的第八变径基圆渐开线的等距曲线M4N4，第二静涡旋齿(2)的第四变径基圆渐开线的等距曲线M2N2和第二动涡旋齿(4)的第五变径基圆渐开线的等距曲线H3I3分别实现完全正确啮合。如图2所示，图(a)和图(b)分别为第一静涡旋齿(1)、第二静涡旋齿(2)和第一动涡旋齿(3)和第二动涡旋齿(4)，静涡旋齿和动涡旋齿厚度δ从外圈到中心逐渐增大，最外圈处的涡旋齿厚度最小，涡旋齿中心处的厚度最大。如图3所示，第一静涡旋齿(1)和第一动涡旋齿(3)之间第一中线FDE，包括第一圆渐开线FD和第一变径基圆渐开线DE；第一基圆渐开线FD的中心是O1点，第一变径基圆渐开线DE的中心是中心O点；将第一中线FDE依次逆时针旋转90°、180°、270°分别得到第二中线F1K1、第三中线F2K2、第四中线F3K3；曲线ABD是圆渐开线CFD在D点的法线和曲线ABD是变径基圆渐开线在D点的法线。本发明的一种全啮合的渐变壁厚双涡旋齿，其特征是：第一中线FDE的第一圆渐开线FD方程xOD(t)=xO1+Rb[cos(t)+(t+C1)sin(t)]yOD(t)=yO1+Rb[sin(t)-(t+C1)cos(t)]]]>第一圆渐开线的等距型线G1H1方程x(t)=xO1+Rb[cos(t)+(t+C2)sin(t)]y(t)=yO1+Rb[sin(t)-(t+C2)cos(t)]]]>第二圆渐开线的等距型线G1M1方程x(t)=xO1+Rb[cos(t)+(t+C3)sin(t)]y(t)=yO1+Rb[sin(t)-(t+C3)cos(t)]]]>第一中线FDE的第一变径基圆渐开线DE方程xDE(t)=R1(t+D1)cos(t)+R1(t22+D1t+D2)sin(t)yDE(t)=R1(t+D1)sin(t)-R1(t22+D1t+D2)cos(t)]]>第一变径基圆渐开线的等距曲线H1I1方程x(t)=R1(t+D1)cos(t)+R1(t22+D1t+D2)sin(t)y(t)=R1(t+D1)sin(t)-R1(t22+D1t+D4)cos(t)]]>第二变径基圆渐开线的等距曲线M1N1方程x(t)=R1(t+D1)cos(t)+R1(t22+D1t+D3)sin(t)y(t)=R1(t+D1)sin(t)-R1(t22+D1t+D3)cos(t)]]>其余涡旋齿型线生成和上述型线相同，都是由中线生成对应涡旋齿型线。式中：Rb—基圆半径，mm；R1—变径基圆半径参数，mm；xO1、yO1为基圆渐开线的圆心O1的坐标；t—角度变化参数，rad；C1、C2、C3、D1、D2、D3、D4—常数。如图4所示，动涡旋(3)、动涡旋(4)在运动过程中和第一静涡旋齿(1)、第二静涡旋齿(2)可以实现完全正确的啮合；在啮合工作过程中，动涡旋齿的公转平动可以使压缩机实现吸气过程，压缩过程到排气过程，图4(a)、(b)、(c)、(d)表示动涡旋齿和静涡旋齿啮合过程中曲轴旋转角度分别是0°、60°、180°、300°；渐变壁厚的涡旋齿可以使吸气容积更大；在工作过程中，由于涡旋齿厚度由外圈到中心逐渐增大，有利于增加压缩比，增加涡旋齿强度。上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。当前第1页1 2 3