螺杆压缩机转子型线设计方法(好色不雅).pdf

2012年第2期(总232期)·1·
檾
殧檾檾檾檾檾檾殧

檾

设计研究檾文章编号:1006-2971(2012)02-0001-07
殧
檾檾檾檾檾檾殧
檾

螺杆压缩机转子型线设计方法

徐健，余宾宴，余小玲，冯全科
(西安交通大学能源与动力工程学院，陕西西安710049)

摘要:采用齿廓法线法，逐步演示螺杆压缩机转子型线的设计过程，并对复盛型线进行详细推导，验证
了齿廓法线法在螺杆转子型线设计中的可靠便捷，从而得到了优于以往解析包络法的型线设计方法。
关键词:螺杆转子;型线设计;齿廓法线法
中图分类号:TH455文献标志码:A

StudyonRotorProfileDesignofScrewCompressors

XUJian，YUBin-yan，YUXiao-ling，FENGQuan-ke
(SchoolofEnergyandPowerEngineering，Xi＇anJiaotongUniversity，Xi＇an710049，China)

Abstract:Inthispaper，thetoothprofilenormallinemethodisusedtodemonstratethedesignprocessofrotor
profileofscrewcompressorsstep-by-stepandtoderivetheFushengProfileindetail．Itprovesthereliableand
convenientoftoothprofilenormallinemethodinthedesignofscrewrotorprofile．Thentheprofiledesignmethod
superiortothetraditionalenvelopeanalysismethodisobtained．
Keywords:screwrotor;profiledesign;toothprofilenormallinemethod

子的坐标系内，然后再通过对得到的曲线簇方程连
1引言
续进行偏微分计算而得到。通常解析几何法需定义
螺杆压缩机由于结构简单、维护方便及可靠性繁复的坐标系及冗长的坐标转换关系式，计算过程
高等优点，被广泛应用于气动、制冷空调及石化等工虽清晰却繁冗复杂，不适于采用现代计算软件中矩
业领域，是目前市场上主要的压缩机种之一。一对阵模块进行运算。
相互啮合的转子是螺杆压缩机的核心部件，转子副螺杆转子属于齿轮的一种，其特点为型线组成
的型线决定了压缩机的性能。转子型线的不断更新段的数量较多，故齿轮原理中的理论和研究方法均
改进，结合转子加工能力的进步，是螺杆压缩机性能可应用于转子型线的推导和研究中。本文引入齿轮
大幅提高和市场份额迅速扩大的根本原因。因此，原理中的齿廓法线法，结合坐标变换的矩阵表示，详
螺杆转子的型线设计一直是国内外研究的热点和重细介绍螺杆转子型线的推导过程和方法;并以复盛
点，各种特征的新型线也被接踵推出。型线为例，列举确定各型线段的主要处理过程和手
转子型线设计是压缩机运行性能和转子加工性段，演示转子型线的现代设计方法。
能等诸问题的研究基础，目前广泛采用解析包络法
来推导型线的啮合方程［1－4］，其来源均都可追溯到2转子型线设计理论基础
前苏联Sakun所著的文献［5］。解析包络法的原理
2.1Willis法则
为微分几何中提出的相互啮合的2个齿面在接触点
螺杆压缩机的螺杆转子是由端面的平面齿形经
处成切触关系，运动学上的物理意义就是切点处的
，，
相对运动速度一定要在公切线方向，即与公法线垂过螺旋扫描而成故三维齿面实际上是二维半即可
直。采用解析包络法求解型线方程的啮合条件时，以将二维的端面齿形结合其绕轴回转运动来研究三
需先将一个转子上的已知型线坐标转换到另一个转维空间上的齿形及其啮合问题。这个特征使得齿形
研究大为简化，在型线推导过程中，可以完全引入传
收稿日期:2012－02－29统齿轮原理所基于的二维平面。

书
·2·压缩机技术2012年第2期

齿廓啮合的基本原理，即Wills定理，可以完整
表述如下［6］:共轭齿廓在传动的任意瞬时，他们在
接触点的公法线必然通过该瞬时的瞬心点P。P点
在联心线上，而

O2Pω1
==i12(1)
O1Pω2
在欧美学术界普遍引用的齿轮几何学体系中，
齿廓啮合的基本原理基于Lewis定理，表述如下［7］:
共轭齿形必须是这样的，它们在切触点处的公法线
与回转中心OO相交，并且将该线分为两段OI和
121图2螺杆转子坐标系
OI，并满足方程(1)，式中ω、ω分别表示两共轭
212图2是螺杆转子设计计算中所采用的坐标系，
齿的角速度。显然，Willis定理和Lewis定理是一致
其中Ofxfyf