一种直爪爪式转子制造技术

本实用新型专利技术公开了一种直爪爪式转子，由10段曲线组成：5段圆弧、2段摆线的等距曲线、1段摆线、1段线段和1段线段的包络线，从节圆开始按逆时针方向依次连接为：节圆圆弧GH、线段的包络线HI、摆线的等距曲线IJ、爪底圆弧JA、摆线的等距曲线AB、第一爪尖圆弧BC、爪顶圆弧CD、第二爪尖圆弧DE、摆线EF和线段FG，其中除了线段的包络线HI与摆线的等距曲线IJ的连接点I点以外，其它各型线均光滑连接。相互啮合的2个爪式转子完全相同，在工作中能够实现爪式转子的型线全部正确啮合，解决了爪背段曲线不完全参与啮合的问题，提高了爪式流体机械的工作效率和工作性能。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种直爪爪式转子。
技术介绍
爪式流体机械是一种广泛应用于石油化工，航天航空，半导体工业等领域的新型干式流体机械，它是通过一对共轭转子的同步异向双回转运动实现气体的吸入、压缩和排出，爪式流体机械的性能决定于爪式转子，所以转子的型线设计是爪式流体机械的核心问题。爪式转子型线的啮合特性直接决定着爪式转子的工作性能，现有的直爪爪式转子型线包括：3段圆弧、2段摆线、1段线段、1段线段的包络线。中国专利(专利号：ZL201110308963.4)提出了一种爪式转子，由5段圆弧和3段摆线的等距曲线构成的曲爪转子，实现了转子曲线的啮合，但该爪式转子型线存在着以下缺点：①曲爪转子的爪背处容易产生应力集中和应力变形，受力特性比直爪转子差；②曲爪转子工作时的余隙容积更大，容易产生局部高温高压和泄漏，增加了系统的能耗，降低了使用性能和寿命。中国专利(专利号：ZL201510400518.9)提出了一种直爪转子，由5段圆弧、2段摆线的等距曲线、1段线段和1段线段的包络线组成的直爪转子，实现了转子曲线的啮合，但该爪式转子型线存在着以下缺点：①左侧转子爪背EF和右侧转子爪背ef存在完全不参与啮合的一段，导致转子的啮合性能变差，密封性降低，会产生较大泄漏和噪声，降低了爪式流体机械的工作效率；②线段的包络线GH和摆线的等距曲线HI的连接处存在1个尖点H，这个尖点不参与曲线啮合，且尖点处易造成泄漏磨损、应力集中和受力变形，降低了爪式转子的使用寿命和稳定性。
技术实现思路
本技术为了解决上述问题，提出了一种直爪爪式转子和构建方法，在爪背处采用1段摆线EF与第二爪尖圆弧DE、线段FG光滑连接，实现了爪式转子爪背处的全啮合，解决了爪背线段不完全啮合的问题；该爪式转子型线不但能够实现全部型线的正确啮合，而且能够有效地提高爪式转子的受力特性和啮合密封性，使得该转子型线能够适用于更高转速、更高压力和更高温度的使用场合，提高了转子型线的性能和使用寿命；对于丰富爪式转子型线类型和促进爪式真空泵、爪式压缩机和爪式膨胀机的发展都具有重要的意义。为了实现上述目的，本技术采用如下技术方案：一种直爪爪式转子，其组成型线包括：5段圆弧、2段摆线的等距曲线、1段摆线、1段线段和1段线段的包络线，其特征是：从节圆开始按逆时针方向依次为：节圆圆弧GH、线段的包络线HI、摆线的等距曲线IJ、爪底圆弧JA、摆线的等距曲线AB、第一爪尖圆弧BC、爪顶圆弧CD、第二爪尖圆弧DE、摆线EF和线段FG，其中除了线段的包络线HI与摆线的等距曲线IJ的连接点I点以外，其它相邻曲线均光滑连接。两个爪式转子的型线完全相同且相互啮合，除摆线的等距曲线AB和第一爪尖圆弧BC外，其余曲线上所有的点都参与啮合；相互啮合的两个爪式转子：左侧爪式转子(转子1)和右侧爪式转子(转子2)完全相同，且左侧爪式转子(转子1)的摆线的等距曲线AB、第一爪尖圆弧BC、爪顶圆弧CD、第二爪尖圆弧DE、摆线EF、线段FG、节圆圆弧GH、线段的包络线HI、摆线的等距曲线IJ、爪底圆弧JA，分别与右侧转子(转子2)的第一爪尖圆弧bc、摆线的等距曲线ab、爪底圆弧ja、摆线的等距曲线ij、线段的包络线hi与摆线的等距曲线ij的连接点i、线段的包括线hi、节圆圆弧gh、线段fg、第二爪尖圆弧de、爪顶圆弧cd相啮合。一种直爪爪式转子，爪顶圆弧CD和爪底圆弧JA对应的圆心角相等，为α；线段的包络线HI，是初始线段的包络线H1I1以原点O为旋转中心，顺时针旋转α+β角度后得到，初始线段的包络线H1I1的方程为：角度β由以下公式确定：其中，R1为爪顶圆弧半径，R2为节圆半径，R5为第二爪尖圆弧半径；摆线的等距曲线AB的方程为：其中，矩阵R4为第一爪尖圆弧半径；摆线的等距曲线IJ，是初始摆线的等距曲线I2J2以原点O为旋转中心，顺时针旋转α角度后得到，初始摆线的等距曲线I2J2的方程为：其中，矩阵摆线EF，是初始摆线E1F1以原点O为旋转中心，逆时针旋转γ+ζ角度后得到，初始摆线E1F1的方程为：角度γ由以下公式确定：其中，坐标(x0,y0)是下面两条曲线的交点：角度ζ由以下公式确定：其中，坐标(x1,y1)是下面两条曲线的交点：将摆线的等距曲线AB向外等距偏移R4，得到的等距曲线与圆心为O，半径为R1-R4的圆的交点，就是爪尖圆弧的圆心(XBC,YBC)，以该点为圆心，作半径为R4的圆，同时与摆线的等距曲线AB和爪顶圆弧CD相切，切点分别是：B点和C点，得到第一爪尖圆弧BC；第二爪尖圆弧DE的圆心(XDE,YDE)位于圆心为O，半径为R1-R5的圆上，且圆心(XDE,YDE)与圆心O的连线，与x正半轴的夹角为α+γ，以该点为圆心，作半径为R5的圆，同时与爪顶圆弧CD和摆线EF相切，切点分别是：D点和E点，得到第二爪尖圆弧DE；以上：t—角度参数，rad；R2—节圆半径，mm；R1—爪顶圆弧半径，mm；R3—爪底圆弧半径，mm；且2R2＝R1+R3；R4,R5—爪尖圆弧半径，mm；且R4＝R5；LI—连接点I到圆心O的距离，mm；α、β、γ、ζ—角度，rad。一种直爪爪式转子型线的构建过程：①以O为原点，根据以上方程，得到节圆圆弧GH、初始线段的包络线H1I1、初始摆线的等距曲线I2J2、爪底圆弧JA、摆线的等距曲线AB、第一爪尖圆弧BC、爪顶圆弧CD、第二爪尖圆弧DE、初始摆线E1F1、初始线段F2G2；②将初始摆线的等距曲线I2J2以原点O为旋转中心，顺时针旋转α角度后，得到摆线的等距曲线IJ；③将初始线段的包络线H1I1以原点O为旋转中心，顺时针旋转α+β角度后，得到线段的包络线HI；④将初始摆线E1F1以原点O为旋转中心，逆时针旋转γ+ζ角度后，得到摆线EF；⑤将初始线段F2G2以原点O为旋转中心，逆时针旋转α+β+γ角度后，得到线段FG。一种直爪爪式转子，其转子型线如一种直爪爪式转子型线所述的型线一致。一种爪式真空泵，使用上述的一种直爪爪式转子。一种爪式压缩机，使用上述的一种直爪爪式转子。一种爪式膨胀机，使用上述的一种直爪爪式转子。本技术的有益效果为：①该爪式转子型线实现了爪背段曲线的全啮合，除摆线的等距曲线AB和第一爪尖圆弧BC外，其余曲线上所有的点都参与啮合，解决了线段不完全参与啮合的问题，优化了型线的组成；②该爪式转子的型线能够实现正确啮合，避免了因啮合不完全而造成的泄漏，改善了爪式转子的受力特性和啮合密封性，提高了爪式流体机械的使用性能和寿命；③减小了爪式转子工作时的余隙容积，降低了使用功耗，提高了爪式流体机械的工作效率。附图说明图1是所提出的一种直爪爪式转子初始型线图。图2所提出的一种直爪爪式转子型线图。图3是2个所提出的一种直爪爪式转子型线的啮合关系图。图4是2个所提出的一种直爪爪式转子在工作中各曲线间的啮合图。图中：AB为摆线的等距曲线；BC为第一爪尖圆弧；CD为爪顶圆弧；DE为第二爪尖圆弧；EF为摆线；FG为线段；GH为节圆圆弧；HI为线段的包络线；IJ为摆线的等距曲线；JA为爪底圆弧；转子1—左侧爪式转子；转子2—右侧爪式转子。具体实施方式下面结合附图与实施例对本技术作进一步说明。如图1所示，为所提出的一种直爪爪式转子的型线的生成过程，按照各型线方程直接生成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直爪爪式转子，其组成型线包括：5段圆弧、2段摆线的等距曲线、1段摆线、1段线段和1段线段的包络线，其特征是：从节圆开始按逆时针方向依次为：节圆圆弧GH、线段的包络线HI、摆线的等距曲线IJ、爪底圆弧JA、摆线的等距曲线AB、第一爪尖圆弧BC、爪顶圆弧CD、第二爪尖圆弧DE、摆线EF和线段FG，其中除了线段的包络线HI与摆线的等距曲线IJ的连接点I点以外，其它相邻曲线均光滑连接。

【技术特征摘要】
1.一种直爪爪式转子，其组成型线包括：5段圆弧、2段摆线的等距曲线、1段摆线、1段线段和1段线段的包络线，其特征是：从节圆开始按逆时针方向依次为：节圆圆弧GH、线段的包络线HI、摆线的等距曲线IJ、爪底圆弧JA、摆线的等距曲线AB、第一爪尖圆弧BC、爪顶圆弧CD、第二爪尖圆弧DE、摆线EF和线段FG，其中除了线段的包络线HI与摆线的等距曲线IJ的连接点I点以外，其它相邻曲线均光滑连接。2.根据权利要求1所述的一种直爪爪式转子型线，其特征是：除摆线的等距曲线AB和第一爪尖圆弧BC外，其余曲线上所有的点都参与啮合；相互啮合的两个爪式转子：左侧爪式转子(转子1)和右侧爪式转子(转子2)完全相同，且左侧爪式转子(转子1)的摆线的等距曲线AB、第一爪尖圆弧BC、爪顶圆弧CD、第二爪尖圆弧DE、摆线EF、线段FG、节圆圆弧GH、线段的包络线HI、摆线的等距曲线IJ、爪底圆弧JA，分别与右侧转子(转子2)的第一爪尖圆弧bc、摆线的等距曲线ab、爪底圆弧ja、摆线的等距曲线ij、线段的包络线hi与摆线的等距曲线ij的连接点i、线段的包括线hi、节圆圆弧gh、线段fg、第二爪尖圆弧de、爪顶圆弧cd相啮合。3.根据权利要求1所述的一种直爪爪式转子型线，其特征是：①爪顶圆弧CD和爪底圆弧JA对应的圆心角相等，为α；②线段的包络线HI，是初始线段的包络线H1I1以原点O为旋转中心，顺时针旋转α+β角度后得到，初始线段的包络线H1I1的方程为：xH1I1(t)yH1I1(t)=cos(t)cos(2t)(cos(t)-1)sin(t)sin(2t)(cos(t)-1)R2R2]]>角度β由以下公式确定：β=arccos(R2-R5R1-R5)]]>其中，R1为爪顶圆弧半径，R2为节圆半径，R5为第二爪尖圆弧半径；③摆线的等距曲线AB的方程为：xAB(t)yAB(t)=2cos(t)-cos(2t)2sin(t)-sin(2t)M4+R4cos(t)-cos(2t)sin(t)-sin(2t)M4M4T1-2cos(t)01M4]]>其中，矩阵R4为第一爪尖圆弧半径；④摆线的等距曲线IJ，是初始摆线的等距曲线I2J2以原点O为旋转中心，顺时针旋转α角度后得到，初始摆线的等距曲线I2J2的方程为：xI2J2(t)yI2J2(t)=2cos(t)-cos(2t)2sin(t)-sin(2t)M5+R5cos(t)-cos(2t)sin(t)-sin(2t)M5M5T1-2cos(t)01M5]]>其中，矩阵⑤摆线EF，是初始摆线E1F1以原点O为旋转...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔冬，刘瑞青，王君，张凌宏，崔锋，魏蜀红，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：新型
国别省市：山东;37