一种同向啮合共轭齿廓副及构造方法技术

本发明专利技术公开了一种同向啮合共轭齿廓副，包括一对共轭的同向等速旋转双螺杆或啮合盘在轴剖面中的齿廓，该一对共轭齿廓均由螺棱圆弧、齿顶螺腹圆弧、齿根螺腹圆弧、螺槽圆弧4类圆弧一阶光滑过渡构成，齿顶螺腹圆弧和齿根螺腹圆弧构成螺腹曲线，螺棱圆弧和螺槽圆弧的数量等于齿数Z，齿顶螺腹圆弧和齿根螺腹圆弧的数量等于2倍齿数Z。本发明专利技术还公开了一种同向啮合共轭齿廓副的构造方法。本发明专利技术的结构及构造方法，克服了尖点导致的各种缺陷，显著延长螺杆寿命。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种同向啮合共轭齿廓副，包括一对共轭的同向等速旋转双螺杆或啮合盘在轴剖面中的齿廓，该一对共轭齿廓均由螺棱圆弧、齿顶螺腹圆弧、齿根螺腹圆弧、螺槽圆弧4类圆弧一阶光滑过渡构成，齿顶螺腹圆弧和齿根螺腹圆弧构成螺腹曲线，螺棱圆弧和螺槽圆弧的数量等于齿数Z，齿顶螺腹圆弧和齿根螺腹圆弧的数量等于2倍齿数Z。本专利技术还公开了一种同向啮合共轭齿廓副的构造方法。本专利技术的结构及构造方法，克服了尖点导致的各种缺陷，显著延长螺杆寿命。【专利说明】
本专利技术属于机械制造
，涉及同向啮合双螺杆挤出机的螺杆及其捏合盘的轴剖面齿廓形状，具体涉及一种同向啮合共轭齿廓副，本专利技术还涉及该种同向啮合共轭齿廓副的构造方法。
技术介绍
在不同的工业领域，如塑料、食品、橡胶、化工及医药等行业，同向啮合双螺杆以其灵活的组合性和自清洁特性，实现了泵送、混合、加热、融化、反应及去除易挥发成分等一系列功能，得到广泛 应用。这些功能主要依靠其核心部件双螺杆的相对运动来实现，其中的螺杆轴剖面齿廓形状是影响螺杆挤出机性能的关键因素。Booy齿廓最早对同向啮合双螺杆的齿廓形状采用包络法进行深入研究，当螺杆的齿数、中心距、螺槽深度三个主要参数确定后，螺杆的齿廓形状就唯一确定。Booy齿廓在几何学上具有的特征是:双螺杆齿数相等旋向相同，在轴剖面中由螺棱圆弧、螺腹圆弧、螺槽圆弧三种圆弧组成，主螺杆的螺棱点和副螺杆的螺腹圆弧共轭，显然螺杆曲线在螺棱点处仅达到O阶连续，形成尖点，如图1-图3所示。这种齿廓直到现在还是主流的基础性同向啮合双螺杆齿廓。双螺杆挤出机螺杆在工作时处于高速、高温、高压、高扭矩的极端状态下，由于尖点的存在导致以下不足:尖点附近容易产生物料粘链；间隙难以配置；螺杆螺棱容易产生磨损，使用寿命缩短；螺棱在加工运输过程中容易碰伤。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供了一种同向啮合共轭齿廓副，解决了现有技术中由于存在齿廓尖点，导致螺棱容易磨损、螺棱容易碰伤、间隙难以配置、尖点附近物料易粘链的问题。本专利技术的另一目的是提供了该种同向啮合共轭齿廓副的构造方法。本专利技术米用的技术方案是，一种同向哨合共轭齿廓副，包括一对共轭的同向等速旋转双螺杆或啮合盘在轴剖面中的齿廓，该一对共轭齿廓均由螺棱圆弧、齿顶螺腹圆弧、齿根螺腹圆弧、螺槽圆弧4类圆弧一阶光滑过渡构成，齿顶螺腹圆弧和齿根螺腹圆弧构成螺腹曲线，螺棱圆弧和螺槽圆弧的数量等于齿数Z，齿顶螺腹圆弧和齿根螺腹圆弧的数量等于2倍齿数Z。本专利技术采用的另一技术方案是，一种同向啮合共轭齿廓副的构造方法，按照以下步骤实施:步骤1:确定同向啮合光滑共轭齿廓副的各个参数根据工况要求确定各个参数:中心距d、螺槽深系数Ic1、螺槽中心位置系数k2、主螺杆齿顶螺腹圆弧半径系数k3及主螺杆螺棱极角系数k4，其它参数计算如下:螺槽深度h为:h = ClXk1，螺槽中心在中心连线O1O2上距离O1的距离I为:1 =dXk2 ;主螺杆的螺棱直径D1为=D1 = dX (2Xkfk1);主螺杆的螺棱半径R1为R1 = ?,/2 ;主螺杆的螺槽直径Cl1 = dX (2Xk2-lO，主螺杆的螺槽半径r1 = d/2 ;副螺杆的螺棱直径仏=2 X Cl-Cl1,副螺杆的螺棱半径R2 = D2/2 ;副螺杆的螺槽直径d2 = 2 X (1-D1,副螺杆的螺槽半径r2 = d2/2 ；主螺杆的齿顶螺腹圆弧半径rfl = dXk3;主螺杆的齿根螺腹圆弧半径Rfl =dX (l-k3);副螺杆的齿顶螺腹圆弧半径rf2 = dX (l-k3);副螺杆的齿根螺腹圆弧半径Rf2 =dXk3 ；步骤2:在上述参数确定后，主螺杆和副螺杆的构造过程相同，以主螺杆构造过程为例进行论述，其构造过程如下:以齿根螺腹圆弧半径Rfl为半径，构造螺槽圆的外切圆CRfl，切点为Tb ；步骤3:以齿顶螺腹圆弧半径rfl为半径，构造内切螺棱圆于切点为Td并且公切于外切圆CRfl切点为T。的圆Crfl ；此时，完成了一个完整的螺腹曲线构造，螺腹曲线由半径为Rfl的齿根螺腹圆弧CRfl及半径为rfl的齿顶螺腹圆弧Crfl构成，由齿根螺腹圆弧CRfl及齿顶螺腹圆弧Crfl共同组成主螺杆的螺腹曲线；步骤4:设螺腹曲线的极角范围为α，则螺杆的齿数Ζ = 步骤5:在螺腹曲线的两端分别构造半径为主螺杆螺棱半径Rfl和螺杆螺槽半径rfl，极角分别为螺棱极角Ytl和半螺槽极角Ygl的两段圆弧，再以O1和螺棱圆弧中点M连线O1M为对称轴将得到螺腹曲线镜像产生另一侧的螺腹曲线，至此，形成了由半螺槽圆弧、螺腹曲线、螺棱圆弧、另一侧螺腹曲线及另一侧半螺槽圆弧构成一个光滑齿廓；步骤6:将步骤5中得到的光滑齿廓以O1为圆心按照齿数Z进行圆周均布，得到完整的同向啮合光滑共轭齿廓副；步骤7:实际的齿廓形状是带有间隙的齿廓形状，由理论齿廓计算实际齿廓时通过采用端面等距、法向等距或法向不等距函数，获得实际同向光滑啮合共轭齿廓副，即成。本专利技术的有益效果是:该同向啮合光滑共轭齿廓副采用螺棱圆弧、螺腹组合圆弧、螺槽圆弧构成的一阶连续的结构，由于连续性从O阶提高到I阶，克服了尖点处相对滑动率为无穷大带来的尖点磨损，提高了螺棱的耐磨性，并且具有螺棱不易碰伤，间隙配置性能改善，物料不易粘链等优点，提高了设计、制造、使用性能，显著延长了螺杆寿命。【专利附图】【附图说明】图1是现有技术的齿数Z=I的一种Booy螺杆齿廓图；图2是现有技术的齿数Z=2的一种Booy螺杆齿廓图；图3是现有技术的齿数Z=3的一种Booy螺杆齿廓图；图4是本专利技术齿数Z=2的同向啮合光滑共轭螺杆齿廓实施例示意图；图5是本专利技术齿数Z=2的主螺杆的一个齿廓实施例示意图；图6是本专利技术齿数Z=I的同向啮合光滑共轭齿廓副实施例示意图；图7是本专利技术齿数Z=2的同向啮合光滑共轭齿廓副实施例示意图；图8是本专利技术齿数Z=2的另一种同向啮合共轭齿廓副实施例示意图；图9是本专利技术齿数Z=3的同向啮合光滑共轭齿廓副实施例示意图；图10是在螺槽深度系数和螺槽中心位置系数相同的情况下，本专利技术同向啮合光滑共轭齿廓副实施例和对应的Booy齿廓的对比图；图11是本专利技术副螺杆齿廓包络主螺杆齿廓的包络示意图。另外，在图1至图11中，未做特别说明的情况下，中心O1所在螺杆为主螺杆，中心O2所在螺杆为副螺杆，粗实线为螺杆齿廓，细实线圆分别为主螺杆和副螺杆的螺棱圆和螺槽圆。【具体实施方式】下面结合附图和【具体实施方式】对本专利技术进行详细说明。参照图1-图3，是在现有技术条件中，图1是齿数Z=I的一种Booy螺杆齿廓图；图2是齿数Z=2的一种Booy螺杆齿廓图；图3是齿数Z=3的一种Booy螺杆齿廓图。由图1至图3能够清楚的看出，Booy螺杆齿廓在螺棱圆弧和螺腹圆弧的交点处O阶连续形成尖点P。本专利技术的目的就是针对性的提出了消除该尖点P后所构成的同向啮合光滑共轭齿廓副结构。以下为了描述方便，将同向啮合光滑共轭齿廓双螺杆的两个螺杆分别称为主螺杆(对应螺杆I)和副螺杆(对应螺杆2)。本专利技术的同向啮合光滑共轭齿廓副，其结构是，包括一对共轭的同向等速旋转双螺杆或啮合盘在轴剖面中的齿廓，该一对共轭齿廓均由螺棱圆弧、齿顶螺腹圆弧、齿根螺腹圆弧、螺槽圆弧4类圆弧一阶光滑过渡构成，齿顶螺腹圆弧和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种同向啮合共轭齿廓副，其特征在于：包括一对共轭的同向等速旋转双螺杆或啮合盘在轴剖面中的齿廓，该一对共轭齿廓均由螺棱圆弧、齿顶螺腹圆弧、齿根螺腹圆弧、螺槽圆弧4类圆弧一阶光滑过渡构成，齿顶螺腹圆弧和齿根螺腹圆弧构成螺腹曲线，螺棱圆弧和螺槽圆弧的数量等于齿数Z，齿顶螺腹圆弧和齿根螺腹圆弧的数量等于2倍齿数Z。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：魏伟锋，张广鹏，李院生，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61