螺杆转子组及具有该螺杆转子组的氢循环泵制造技术

本发明专利技术公开了一种螺杆转子组和氢循环泵，包括主动转子和从动转子，所述的主动转子与所述的从动转子相互啮合；所述的从动转子型线包括直线A

Screw rotor group and hydrogen circulation pump with screw rotor group

【技术实现步骤摘要】
螺杆转子组及具有该螺杆转子组的氢循环泵
本专利技术属于机械工程设计领域，更确切地说涉及一种螺杆转子组及具有该螺杆转子组的氢循环泵。
技术介绍
双螺杆氢循环泵是用于氢燃料电池的无油回转机械，继承了双螺杆机械结构简单紧凑、运行稳定、机械振动噪声小，易维护等优点。随着能源需求的日益增长和环境问题不断恶化，氢能源作为新能源已经被发展和普及，应用到飞机、火车以及汽车等工业领域。氢循环泵作为电动汽车的重要部件，在螺杆机械市场的份额不断扩大。螺杆转子组是双螺杆氢循环泵中的核心部件。螺杆转子组包括一对相互啮合且旋向相反的转子组，所述的转子组包括主动转子和从动转子，所述的主动转子与电机相连，主动转子通过齿轮结构带动从动转子在气缸内转动，从而完成吸排气过程。转子型线是影响循环泵性能的主要因素。现有技术的螺杆转子组结构较复杂、加工较麻烦、成本较高，而且现有技术的螺杆转子的转子面积利用系数较低，使得的双螺杆氢循环泵的气密性和容积效率较差。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，提供一种螺杆转子组，该螺杆转子组结构简单、加工方便，且通过优化连接齿根圆和节圆的曲线，能够增大转子面积利用系数，增加容积效率。本专利技术的技术解决方案是，提供一种具有以下结构的螺杆转子组，包括主动转子和从动转子，所述的主动转子与所述的从动转子相互啮合；所述的从动转子型线包括直线A1B1，第一过渡圆弧B1C1，点啮合摆线C1D1，过渡曲线共轭线D1E1和第二过渡圆弧E1F1；所述的主动转子型线包括直线共轭包络线A2B2，第一过渡圆弧共轭包络线B2C2，点啮合摆线C2D2，过渡曲线D2E2和第二过渡圆弧共轭包络线E2F2；所述的从动转子型线和主动转子型线均为中心对称。采用以上结构后，本专利技术的螺杆转子组，与现有技术相比，具有以下优点：由于本专利技术的氢循环泵的螺杆转子组的从动转子型线包括直线A1B1，第一过渡圆弧B1C1，点啮合摆线C1D1，过渡曲线共轭线D1E1和第二过渡圆弧E1F1；所述的主动转子型线包络线A2B2，第一过渡圆弧共轭包络线B2C2，点啮合摆线C2D2，过渡曲线D2E2和第二过渡圆弧共轭包络线E2F2；从动转子和主动转子的型线组成曲线简单，且两转子均关于中心堆成，在运转时无偏心力矩产生，满足静平衡和动平衡条件，且型线完全共轭，满足啮合条件。使用该设计方法可以提高转子的面积利用系数，增加容积效率。螺杆转子组加工简单，节省成本。使用该转子组的双螺杆氢循环泵具有较好的气密性和容积效率。作为改进，所述的主动转子与从动转子具有相同的外圆半径和内圆半径，外圆半径为r1e，内圆半径为r1i；所述的从动转子第一过渡圆弧与第二过渡圆弧具有相同半径为r1p，中心距为Ac；传动比为i；从动转子坐标定义在坐标系O1X1Y1，主动转子定义在坐标系O2X2Y2；所述的从动转子型线的直线A1B1的直角坐标参数方程为：其中，x011表示直线的X坐标，y011表示直线的Y坐标，t011表示直线的范围，直线长度为l1。作为改进，所述的从动转子的第一过渡圆弧B1C1的直角坐标参数方程为：其中，x012表示圆弧的X坐标，y012表示圆弧的Y坐标，t012表示圆弧的旋转角度范围；第一过渡圆弧的圆心在横坐标轴上，距离圆心距离为l1，第一过渡圆弧的半径为r1p；第一过渡圆弧在B1点与直线相切，C1点在从动转子齿顶圆与主动转子齿根圆的切点。作为改进，所述的从动转子的点啮合摆线C1D1的直角坐标参数方程为：其中，x013表示摆线的X坐标，y013表示摆线的Y坐标，t013表示摆线的啮合转角；摆线在D1点与齿底圆弧相切；摆线的基圆半径为齿根圆半径r1i，滚圆半径为齿顶圆半径r1e，摆径为中心距Ac；啮合转角根据余弦定理求得。作为改进，所述的主动转子型线的直线共轭包络线A2B2，通过啮合条件求得直角坐标参数方程为：其中，x021表示包络线的X坐标，y021表示包络线的Y坐标，表示啮合转角，k＝i+1；啮合条件为非线性方程，通过给定的t值可求得相应的带入方程求得曲线A2B2坐标。作为改进，所述的主动转子型线的第一过渡圆弧共轭包络线B2C2，通过啮合条件求得直角坐标参数方程为：其中，x022表示包络线的X坐标，y022表示包络线的Y坐标，表示啮合转角，k＝i+1；啮合条件为非线性方程，通过给定的t值可求得相应的带入方程求得曲线B2C2坐标。作为改进，所述的主动转子型线的点啮合摆线C2D2的直角坐标参数方程为：其中，x023表示摆线的X坐标，y023表示摆线的Y坐标，t023表示摆线的啮合转角；摆线在C2点与第二段曲线B2C2相切；摆线的基圆半径为齿根圆半径r1i，滚圆半径为齿顶圆半径r1e，摆径为中心距Ac；啮合转角根据余弦定理求得。作为改进，所述的主动转子型线的过渡曲线D2E2的直角坐标参数方程为：通过二元二次多项式y2＝ax2+bx+c在两端点满足光滑连续条件求得：其中，x024表示过渡曲线的X坐标，y024表示过渡曲线的Y坐标，t023表示过渡曲线的坐标范围，其中，左边界为第三段曲线摆线右端点D2的横坐标，右边界为第二过渡圆弧共轭包络线左端点E2的横坐标；参数a,b和c的值可通过D2点和E2点坐标以及E2点斜率组成的三元一次方程组求得。作为改进，所述的从动转子型线的过渡曲线共轭线D1E1为过渡曲线D2E2的共轭包络线，通过求解共轭条件得到；所述过渡曲线共轭线D1E1的直角参数方程为：作为改进，所述的从动转子型线的第二过渡圆弧E1F1的直角坐标参数方程为：其中，x015表示第二过渡圆弧的X坐标，y015表示第二过渡圆弧的Y坐标，t015表示圆弧的啮合角度范围，θ为过渡圆弧E1F1所对应角度；第二过渡圆弧的圆心在从动转子坐标系O1X1Y1的坐标原点，第二过渡圆弧半径为r1p；第一过渡圆弧在E1点与过渡曲线共轭包络线D1E1相切，F1点与相连接的直线相切。作为改进，所述的从动转子型线的第二过渡圆弧共轭包络线E2F2的直角坐标参数方程为：其中，x025表示圆弧的X坐标，y025表示圆弧的Y坐标，t024表示圆弧的啮合角度范围；第二过渡圆弧共轭包络线E2F2的圆心在主动转子坐标系原点，半径为Ac-r1p。本专利技术要解决的另一技术问题是，提供一种氢循环泵，该螺杆转子组结构简单、加工方便，且通过优化连接齿根圆和节圆的曲线，能够增大转子面积利用系数，增加容积效率。本专利技术的技术解决方案是，提供一种具有以下结构的氢循环泵，包括上述任何一种所述的螺杆转子组。采用以上结构后，本专利技术的氢循环泵，与现有技术相比，具有以下优点：由于本专利技术的氢循环泵的螺杆转子组的从动转子型线包括直线A1B1，第一过渡圆弧B1C1，点啮合摆线C1D1，过渡曲线共轭线D1E1和第二过渡圆弧E1F1；所述的主动转子型线包络线A2B2，第一过渡圆弧共轭包络线B2C2，点啮本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种螺杆转子组，包括主动转子和从动转子，所述的主动转子与所述的从动转子相互啮合；其特征在于：所述的从动转子型线包括直线A

【技术特征摘要】
1.一种螺杆转子组，包括主动转子和从动转子，所述的主动转子与所述的从动转子相互啮合；其特征在于：所述的从动转子型线包括直线A1B1，第一过渡圆弧B1C1，点啮合摆线C1D1，过渡曲线共轭线D1E1和第二过渡圆弧E1F1；所述的主动转子型线包括直线共轭包络线A2B2，第一过渡圆弧共轭包络线B2C2，点啮合摆线C2D2，过渡曲线D2E2和第二过渡圆弧共轭包络线E2F2；所述的从动转子型线和主动转子型线均为中心对称。


2.根据权利要求1所述的螺杆转子组，其特征在于：所述的主动转子与从动转子具有相同的外圆半径和内圆半径，外圆半径为r1e，内圆半径为r1i；所述的从动转子第一过渡圆弧与第二过渡圆弧具有相同半径为r1p，中心距为Ac；传动比为i；从动转子坐标定义在坐标系O1X1Y1，主动转子定义在坐标系O2X2Y2；所述的从动转子型线的直线A1B1的直角坐标参数方程为：



其中，x011表示直线的X坐标，y011表示直线的Y坐标，t011表示直线的范围，直线长度为l1。


3.根据权利要求2所述的螺杆转子组，其特征在于：所述的从动转子的第一过渡圆弧B1C1的直角坐标参数方程为：



其中，x012表示圆弧的X坐标，y012表示圆弧的Y坐标，t012表示圆弧的旋转角度范围；第一过渡圆弧的圆心在横坐标轴上，距离圆心距离为l1，第一过渡圆弧的半径为r1p；第一过渡圆弧在B1点与直线相切，C1点在从动转子齿顶圆与主动转子齿根圆的切点。


4.根据权利要求2所述的螺杆转子组，其特征在于：所述的从动转子的点啮合摆线C1D1的直角坐标参数方程为：



其中，x013表示摆线的X坐标，y013表示摆线的Y坐标，t013表示摆线的啮合转角；摆线在D1点与齿底圆弧相切；摆线的基圆半径为齿根圆半径r1i，滚圆半径为齿顶圆半径r1e，摆径为中心距Ac；啮合转角根据余弦定理求得。


5.根据权利要求2所述的螺杆转子组，其特征在于：所述的主动转子型线的直线共轭包络线A2B2，通过啮合条件求得直角坐标参数方程为：



其中，x021表示包络线的X坐标，y021表示包络线的Y坐标，表示啮合转角，k＝i+1；啮合条件为非线性方程，通过给定的t值可求得相应的带入方程求得曲线A2B2坐标。


6.根据权利要求3所述的螺杆转子组，其特征在于：所述的主动转子型线的第一过渡圆弧共轭包络线B2C2，通过啮合条件求得直角坐标参数方程为：


...

【专利技术属性】
技术研发人员：张炯焱，卢阳，周坤，王立光，
申请(专利权)人：宁波鲍斯能源装备股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33