一种二叶型转子外形的形线设计及加工方法技术

本发明专利技术涉及一种二叶型转子外形的形线设计及加工方法，属于机械设备技术领域。根据设计转子的规格，设定转子形线的公称长度L和公称腰部宽度B；间隙系数ε，转子形线极坐标方程是ρ＝0.5L‑0.5(L‑B)sin

【技术实现步骤摘要】
一种二叶型转子外形的形线设计及加工方法
本专利技术属于机械设备
，具体涉及一种泵类设备或混合设备的转子外形的形线设计及加工方法。
技术介绍
转子泵属于容积泵，适合卫生级介质和腐蚀性、高粘度介质的输送。转子是转子泵的核心部件，1台转子泵装有形状相同的一对转子，二个转子间相互啮合安装在泵腔内。转子泵依靠一对转子的同步反向转动，在进口处产生吸力，吸入所要输送的物料，并经过出口排出，达到输送流体的目的。转子泵的转子有多种类型，比如三叶型、蝴蝶型、单叶型等。但是，关于转子外形的形线设计尚无形线方程式的报道，各家设计人员对自己的设计方法多秘而不宣。转子外形的形线是较复杂的曲线，没有形线的数学方程式，就难以保正转子外形线设计的科学合理性，因此有必要研究转子泵转子形线的数学方程及应用数学方程精确计算并设计转子外形的形线的方法。所设计的转子外形形线，用计算机的机械制图软件(例如AutoCAD绘图软件、超级工程师绘图软件等)绘制机械加工图，然后将电子版机械加工图输入数控加工设备(比如数控线切割机、数控铣床、数控磨床等)的控制系统来加工转子外形。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种二叶型转子外形的形线设计及加工方法，通过数学方程的计算可为转子外形的形线设计和绘制图纸提供精确的数据，并为转子的数控加工和智能制造研究提供数学分析的条件。本专利技术采取的技术方案是，包括下列步骤：(1)、根据设计转子的规格，设定转子形线的公称长度L和公称腰部宽度B；(2)、根据二转子之间的啮合间隙，设定间隙系数ε的值；(3)、用形线方程计算不同极角θ时的一系列极径ρ，转子形线的数学方程为极坐标方程：ρ＝0.5L-0.5(L-B)sin2θ-ε式中：ρ：极径，L：转子的长度，B：转子的腰部宽度，θ：极角，ε：间隙系数；(4)、用计算机机械制图软件，根据计算所得的各极角θ的一系列极径ρ值，以极点0为原点，绘制不同极角θ的一系列极径ρ值的线段；(5)、用光滑曲线依次连接各极径线段的末端，形成极角θ＝0°～90°范围内的初形线；(6)、以经过极点0的水平线(θ＝0°)作为对称线，对称复制极角θ＝0°～90°范围内的初形线，复制所得曲线即为极角θ＝270°～360°范围内的初形线；(7)、以经过极点0的垂直线(θ＝90°)作为对称线，对称复制极角θ＝0°～90°范围内的初形线和θ＝270°～360°范围内的初形线，复制所得曲线即为极角θ＝90°～270°范围内的初形线；至此所获得四段曲线首尾相接，形成一个两头浑圆中间腰部宽度略小的封闭曲线；此封闭曲线尚需进行修整后才可作为转子的形线，对于极角θ＝0°～90°范围内的曲线，需要修整极角θ＝45°～90°区间的曲线；对于极角θ＝90°～180°范围内的曲线，需要修整极角θ＝90°～135°区间的曲线；对于极角θ＝180°～270°范围内的曲线，需要修整极角θ＝225°～270°区间的曲线；对于极角θ＝270°～360°范围内的曲线，需要修整极角θ＝270°～315°区间的曲线；使四段修正曲线首尾相接，形成一个封闭形线，即为修整后的转子形线。所述曲线的修整方法，按以下步骤进行：(a)、上述方法绘制的一系列极径线段及其封闭曲线命名为图形A，其轴心在极点0处；(b)、复制图形A并向θ＝0°方向移动0.5(L+B)距离，使所复制图形的轴心位于极坐标的θ＝0°和ρ＝0.5(L+B)的位置，命名此复制图形为图形B；(c)、以极坐标点[θ＝0°，ρ＝0.5(L+B)]为旋转中心点，将图形B逆时针方向旋转90°，使图形B的极径线段ρ0与封闭曲线A的极径线段ρ0成90°垂直；(d)、在图形A中，延长θ＝0°的极径线段ρ0的长度，延长量为ε(极径线段的始端保持在极点)，并以延长后的端点为始点，在θ＝0°～45°区间，绘制与该初形线距离为ε的曲线，所得曲线称为图形A的偏移曲线；(e)、以极点0为旋转中心，顺时针方向旋转图形A及其偏移曲线，旋转角度为θ1(θ1取值可在1°～5°范围内)；以极坐标点[θ＝0°，ρ＝0.5(L+B)]为旋转中心，逆时针方向旋转图形B，旋转角度为θ1；检查图形B的哪几个极径线段与图形A的偏移曲线相交，测定各相交点至图形B的轴心[θ＝0°，ρ＝0.5(L+B)]的距离，分别记录在各极径线段的名下；(f)、以极点0为旋转中心，顺时针方向旋转图形A及其偏移曲线，旋转角度为2θ1；以极坐标点[θ＝0°，ρ＝0.5(L+B)]为旋转中心，逆时针方向旋转图形B，旋转角度为2θ1；检查图形B的哪几个极径线段与图形A的偏移曲线相交，测定各相交点至图形B的轴心[θ＝0°，ρ＝0.5(L+B)]的距离，分别记录在各极径线段的名下；(g)、以极点0为旋转中心，顺时针方向旋转图形A及其偏移曲线，旋转角度为3θ1；以极坐标点[θ＝0°，ρ＝0.5(L+B)]为旋转中心，在绘图平面上逆时针方向旋转图形B，旋转角度为3θ1；检查图形B的哪几个极径线段与图形A的偏移曲线相交，测定各相交点至图形B的轴心[θ＝0°，ρ＝0.5(L+B)]的距离，分别记录在各极径线段的名下；(h)、按上述作图方法，继续增加旋转角度作图并记录，直到旋转作图中图形B的极径线段均不与图形A的偏移曲线相交为止；(i)、检查测定记录，取各极径线段名下的最小距离作为修正曲线的极径线段长度，在图形A的各极径线段上标出最小距离的点，用光滑曲线连接这些最小距离点，而且此光滑曲线以图形A的θ＝90°极径线段末端点和θ＝45°极径线段末端点为曲线的起点和终点，此曲线代替图形A曲线的θ＝45°～90°区间的曲线，而仍保留图形A曲线的θ＝0°～45°区间的曲线，到此完成了θ＝0°～90°区间的形线修整工作，称此曲线为修整曲线；(j)、以通过极点0的水平线(θ＝0°)作为对称线，对称复制极角θ＝0°～90°范围内的修整曲线，复制所得曲线即为极角θ＝270°～360°范围内的修整曲线；(k)、以通过极点0的垂直线(θ＝90°)作为对称线，对称复制极角θ＝0°～90°和极角θ＝270°～360°范围内的修整曲线，复制所得曲线即为极角θ＝90°～180°和极角θ＝180°～270°范围内的修整曲线；至此四段修正曲线首尾相接，形成一个封闭形线，即为修整后的转子形线。一种二叶型转子外形的形线加工方法，用数控加工设备进行，将转子形线的电子版机械加工图输入数控设备的控制系统，即数控设备按机械加工图加工转子形线。粗加工用数控线切割机或数控铣床进行，精加工用数控磨床完成。本专利技术的优点在于：本专利技术提供二叶型转子外形的形线方程，通过数学方程的计算可为转子外形的形线设计和绘制图纸提供精确的数据，提升了转子设计的精度和科学性，并为转子的数控加工和智能制造研究提供数学分析的条件。除了转子泵之外，本专利技术的转子形线的设计及加工方法也可应用于捏合机转子的设计制造，捏合机是化学合成设备，应用于高粘性化工材料的生产。附图说明图1是应用本专利技术的方程绘制的转子形线，该转子形线的设计参数为L＝72mm、B＝32mm、ε＝0.2mm；图2a：是应用本专利技术的方程计算转子极径线段后，绘制转子初形线的绘制过程图(转子形线的设计参数为L＝72mm、B＝32mm、ε＝0.2mm)，其中：根据形线方程计算的θ＝0°～90°区间不同极本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二叶型转子外形的形线设计方法，其特征在于，包括下列步骤：(1)、根据设计转子的规格，设定转子形线的公称长度L和公称腰部宽度B；(2)、根据二转子之间的啮合间隙，设定间隙系数ε的值；(3)、用形线方程计算不同极角θ时的一系列极径ρ，转子形线的数学方程为极坐标方程：ρ＝0.5L‑0.5(L‑B)sin

【技术特征摘要】
1.一种二叶型转子外形的形线设计方法，其特征在于，包括下列步骤：(1)、根据设计转子的规格，设定转子形线的公称长度L和公称腰部宽度B；(2)、根据二转子之间的啮合间隙，设定间隙系数ε的值；(3)、用形线方程计算不同极角θ时的一系列极径ρ，转子形线的数学方程为极坐标方程：ρ＝0.5L-0.5(L-B)sin2θ-ε式中：ρ：极径，L：转子的长度，B：转子的腰部宽度，θ：极角，ε：间隙系数；(4)、用计算机机械制图软件，根据计算所得的各极角θ的一系列极径ρ值，以极点0为原点，绘制不同极角θ的一系列极径ρ值的线段；(5)、用光滑曲线依次连接各极径线段的末端，形成极角θ＝0°～90°范围内的初形线；(6)、以经过极点0的水平线(θ＝0°)作为对称线，对称复制极角θ＝0°～90°范围内的初形线，复制所得曲线即为极角θ＝270°～360°范围内的初形线；(7)、以经过极点0的垂直线(θ＝90°)作为对称线，对称复制极角θ＝0°～90°范围内的初形线和θ＝270°～360°范围内的初形线，复制所得曲线即为极角θ＝90°～270°范围内的初形线；至此所获得四段曲线首尾相接，形成一个两头浑圆中间腰部宽度略小的封闭曲线；此封闭曲线尚需进行修整后才可作为转子的形线，对于极角θ＝0°～90°范围内的曲线，需要修整极角θ＝45°～90°区间的曲线；对于极角θ＝90°～180°范围内的曲线，需要修整极角θ＝90°～135°区间的曲线；对于极角θ＝180°～270°范围内的曲线，需要修整极角θ＝225°～270°区间的曲线；对于极角θ＝270°～360°范围内的曲线，需要修整极角θ＝270°～315°区间的曲线，使四段修正曲线首尾相接，形成一个封闭形线，即为修整后的转子形线。2.根据权利要求1所述的一种二叶型转子外形的形线设计方法，其特征在于，所述步骤(7)中曲线的修整方法，按以下步骤进行：(a)、上述方法绘制的一系列极径线段及其封闭曲线命名为图形A，其轴心在极点0处；(b)、复制图形A并向θ＝0°方向移动0.5(L+B)距离，使所复制图形的轴心位于极坐标的θ＝0°和ρ＝0.5(L+B)的位置，命名此复制图形为图形B；(c)、以极坐标点[θ＝0°，ρ＝0.5(L+B)]为旋转中心点，将图形B逆时针方向旋转90°，使图形B的极径线段ρ0与封闭曲线A的极径线段ρ0成90°垂直；(d)、在图形A中，延长θ＝0°的极径线段ρ0的长度，延长量为ε(极径线段的始端保持在极点)，并以延长后的端点为始点，在θ＝0°～45°区间，绘制与该初形线距离为ε的曲线，所得曲线称为图形A的偏移曲线；(e)、以极点0为旋转中心，顺时针方向旋转图...

【专利技术属性】
技术研发人员：金世斌，薛臣，郑艳平，苑宏倩，
申请(专利权)人：长春黄金研究院，
类型：发明
国别省市：吉林,22