一种罗茨转子型线设计方法技术

本发明专利技术公开了一种罗茨转子型线设计方法，包括阳罗茨转子和阴罗茨转子，阳罗茨转子包括转子本体和沿转子本体周向均布设置的叶型，单叶均相同并成一定角度，单叶型线关于轴线对称，单叶的一半部分线型由齿顶对滚圆弧AB、过渡圆弧BC、渐开线CD、圆弧包络线DE和齿底对滚圆弧EF构成，A、B、C、D、E、F均为相邻两段曲线的公切点，通过关于轴线对称变换获得完整的单叶型线，单叶型线通过角度变换获得完整的罗茨转子型线；与阳罗茨转子共轭的阴罗茨转子型线与阳罗茨转子型线完全相同。本申请的转子型线每段曲线均平滑过渡，无尖点，可保证啮合的平稳性，叶顶增加了与气腔等径的圆弧段，增强动静面之间的密封性，减少内泄漏，提高了罗茨泵的性能。性能。性能。

【技术实现步骤摘要】
一种罗茨转子型线设计方法


[0001]本专利技术涉及及机械设备
，特别是涉及一种罗茨转子型线设计方法。

技术介绍

[0002]罗茨鼓风机和罗茨真空泵属于回转式压缩机械，因其无油压缩、抽速大、振动小、噪音低、运转可靠等优点广泛应用于食品、医药、化工、电子等多种领域，特别是近年来随着燃料电池技术的发展，罗茨真空泵逐渐拓广至氢气系统中的氢回流应用。罗茨泵一般由一对同步齿轮带动一对相互啮合转子进行同步异向旋转，再结合气缸完成抽气过程，因此转子的型线组成对于罗茨泵的性能至关重要。
[0003]常见罗茨转子通常为两叶或三叶形，其最具代表的型线有渐开线
‑
销齿圆弧形、摆线形、圆弧线等三种，在此基础上可衍生出一些性能更加优良的罗茨转子型线。罗茨转子型线设计的合理性直接影响罗茨泵的性能，其中转子啮合的正确性保证罗茨泵运转可靠、面积利用系数决定气体运输时基圆容积大小、动静面之间的密封性影响内泄漏，最终导致罗茨泵的容积效率、抽速、压升等性能参数存在差异。

技术实现思路

[0004]本申请的目的在于如何提供一种罗茨转子型线设计方法，以解决现有技术中存在的罗茨泵面积利用系数低、动静面之间的密封性差等问题，提高罗茨泵的容积效率、抽速、压升等性能，且丰富了罗茨转子型线类型。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术采用了如下的技术方案：
[0006]一种罗茨转子型线设计方法，包括相互啮合且结构相同的阳罗茨转子和阴罗茨转子，所述阳罗茨转子包括转子本体和沿转子本体周向均布设置的叶型，所述叶型设置有至少z个单叶，叶型数z≥2且z为正整数，单叶均相同并成一定角度，单叶型线关于轴线对称，单叶的一半部分线型由齿顶对滚圆弧AB、过渡圆弧BC、渐开线CD、圆弧包络线DE和齿底对滚圆弧EF构成，A、B、C、D、E、F均为相邻两段曲线的公切点，通过关于轴线对称变换获得完整的单叶型线，单叶型线通过角度变换获得完整的罗茨转子型线；与阳罗茨转子共轭的阴罗茨转子型线与阳罗茨转子型线完全相同，阳罗茨转子型线旋转π/z的角度得到阴罗茨转子型线；
[0007]阳罗茨转子的齿顶对滚圆弧AB与阴罗茨转子的齿底对滚圆弧EF啮合，阳罗茨转子的过渡圆弧BC与阴罗茨转子的圆弧包络线DE啮合，阳罗茨转子渐开线CD与阴罗茨转子的渐开线CD啮合；
[0008]阳罗茨转子的节圆半径为r1，阴罗茨转子的节圆半径为r2，阳罗茨转子和阴罗茨转子同步啮合，啮合参数中传动比i＝r1/r2＝1，则阳罗茨转子和阴罗茨转子的节圆半径相等，即r1＝r2＝R
p
，且中心距A＝r1+r2＝2R
p
。
[0009]齿顶对滚圆弧AB满足下式：
[0010]圆心为中心点O1，半径为R，方程为：
[0011][0012]其中，t
ab
∈(0,α1)，D为转子直径，转子半径α1为AB圆弧弧度。
[0013]过渡圆弧BC满足下式：
[0014]圆心为点O
bc
，半径为r
bc
，方程为：
[0015][0016]其中，t
bc
∈(α1,α1+α3)，r0为基圆半径，BC圆弧半径节圆压力角BC圆弧弧度
[0017]渐开线CD满足下式：
[0018][0019]其中，t
cd
∈(tanα
b
,tanα
e
)，r0为基圆半径，渐开线起点对应的压力角渐开线终点对应的压力角渐开线起点圆弧半径渐开线终点圆弧半径
[0020]圆弧包络线DE为过渡圆弧BC的共轭圆弧包络线，圆弧包络线DE满足下式：
[0021][0022]其中，t
de
∈(α1,α1+α3)。
[0023]齿底对滚圆弧EF为齿顶对滚圆弧AB的共轭齿底对滚圆弧，齿底对滚圆弧EF满足下式：
[0024][0025]其中，
[0026]综上，本罗茨转子型线设计方法所提出的罗茨转子型线可为两叶形、三叶形甚至四叶形及四叶以上形，与现有的罗茨转子相比有益效果有：
[0027](1)改进罗茨转子型线每段曲线均平滑过渡，无尖点，可保证啮合的平稳性；
[0028](2)叶顶增加了与气腔等径的圆弧段，增强动静面之间的密封性，减少内泄漏；
[0029](3)与传统的罗茨型线相比拥有更大的面积利用系数，增大了基圆容积，因而提高罗茨泵的性能。
附图说明
[0030]图1为一种罗茨转子型线示意图。
[0031]图2为渐开线
‑
销齿圆弧罗茨转子型线示意图。
[0032]图3为三叶罗茨转子型线啮合运行状态图。
[0033]图4为图3运转一定角度之后的示意图。
[0034]图5为图4运转一定角度之后的示意图。
[0035]图6为图5运转一定角度之后示意图。
[0036]图7为图6运转一定角度之后示意图。
[0037]图8为两叶罗茨转子型线示意图。
[0038]图9为四叶罗茨转子型线示意图。
[0039]图10为五叶罗茨转子型线示意图。
[0040]图11为六叶罗茨转子型线示意图。
具体实施方式
[0041]下面结合附图对本专利技术作进一步的详细说明。在本专利技术的描述中，需要理解的是，方位词如“上、下”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
[0042]如图1所示，一种罗茨转子型线设计方法，包括相互啮合且结构相同的阳罗茨转子和阴罗茨转子，所述阳罗茨转子包括转子本体和沿转子本体周向均布设置的叶型，所述叶型设置有至少z个单叶，叶型数z≥2且z为正整数，单叶均相同并成一定角度，单叶型线关于轴线对称，单叶的一半部分线型由齿顶对滚圆弧AB、过渡圆弧BC、渐开线CD、圆弧包络线DE和齿底对滚圆弧EF构成，A、B、C、D、E、F均为相邻两段曲线的公切点，能保证啮合过程中平稳过渡，通过关于轴线对称变换获得完整的单叶型线，单叶型线通过角度变换获得完整的罗茨转子型线；与阳罗茨转子共轭的阴罗茨转子型线与阳罗茨转子型线完全相同，阳罗茨转子型线旋转π/z的角度并关于y轴对称得到阴罗茨转子型线；
[0043]阳罗茨转子的齿顶对滚圆弧AB与阴罗茨转子的齿底对滚圆弧EF啮合，阳罗茨转子的过渡圆弧BC与阴罗茨转子的圆弧包络线DE啮合，阳罗茨转子渐开线CD与阴罗茨转子的渐开线CD啮合；
[0044]阳罗茨转子的节圆半径为r1，阴罗茨转子的节圆半径为r2，阳罗茨转子和阴罗茨转子同步啮合，啮合参数中传动比i＝r1/r2＝1，则阳罗茨转子和阴罗茨转子的节圆半径相等，即r1＝r2＝R
p
，且中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种罗茨转子型线设计方法，其特征在于，包括相互啮合且结构相同的阳罗茨转子和阴罗茨转子，所述阳罗茨转子包括转子本体和沿转子本体周向均布设置的叶型，所述叶型设置有至少z个单叶，叶型数z≥2且z为正整数，单叶均相同并成一定角度，单叶型线关于轴线对称，单叶的一半部分线型由齿顶对滚圆弧AB、过渡圆弧BC、渐开线CD、圆弧包络线DE和齿底对滚圆弧EF构成，A、B、C、D、E、F均为相邻两段曲线的公切点，通过关于轴线对称变换获得完整的单叶型线，单叶型线通过角度变换获得完整的罗茨转子型线；与阳罗茨转子共轭的阴罗茨转子型线与阳罗茨转子型线完全相同，阳罗茨转子型线旋转π/z的角度得到阴罗茨转子型线；阳罗茨转子的齿顶对滚圆弧AB与阴罗茨转子的齿底对滚圆弧EF啮合，阳罗茨转子的过渡圆弧BC与阴罗茨转子的圆弧包络线DE啮合，阳罗茨转子渐开线CD与阴罗茨转子的渐开线CD啮合；阳罗茨转子的节圆半径为r1，阴罗茨转子的节圆半径为r2，阳罗茨转子和阴罗茨转子同步啮合，啮合参数中传动比i＝r1/r2＝1，则阳罗茨转子和阴罗茨转子的节圆半径相等，即r1＝r2＝R
p
，且中心距A＝r1+r2＝2R
p
。2.根据权利要求1所述的一种罗茨转子型线设计方法，其特征在于，齿顶对滚圆弧AB...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺雪强，唐陈，安彩云，甘露，段威林，
申请(专利权)人：中船重工重庆西南装备研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：