相交轴传动的外啮合锥形双螺杆压缩机转子及压缩机.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113357151A(43)申请公布日2021.09.07(21)申请号202110785734.5(22)申请日2021.07.12(71)申请人西安交通大学地址710049陕西省西安市咸宁西路28号(72)发明人胡汪锋何志龙李丹童邢子文(74)专利代理机构西安通大专利代理有限责任公司61200代理人房鑫(51)Int.Cl.F04C29/00(2006.01)F04C18/16(2006.01)F04C29/06(2006.01)权利要求书3页说明书8页附图6页(54)发明名称相交轴传动的外啮合锥形双螺杆压缩机转子及压缩机(57)摘要本发明公开一种相交轴传动的外啮合锥形双螺杆压缩机转子及压缩机，双螺杆压缩机转子包括相互啮合的阴阳转子，阴转子的型线为圆弧ab、B点的点啮合摆线bc、圆弧cd连接并镜像复制而成的曲线σ1；阳转子的型线为圆弧AB、c点的点啮合摆线BC、圆弧CD连接并镜像复制而成的曲线σ2；阴阳转子型线通过螺旋扫描得到阴阳转子三维模型，螺旋运动的同时端面大小逐渐减小，形成锥形结构；阴阳转子沿着阴阳转子节圆锥的中心线异方向啮合转动，随着阴阳转子转动，气体由大端处吸入，由小端处排出，基元容积沿轴向逐渐减小，完成吸气、压缩和排气过程。本发明能够简化螺杆压缩机转子的设计难度，提高空间利用率和压缩比，大幅度的降低噪声。CN113357151ACN113357151A权利要求书1/3页1.一种相交轴传动的外啮合锥形双螺杆压缩机转子，其特征在于：包括相互啮合的阴阳转子，阴转子的型线为圆弧ab、B点的点啮合摆线bc、圆弧cd连接并镜像复制而成的曲线σ1；阳转子的型线为圆弧AB、c点的点啮合摆线BC、圆弧CD连接并镜像复制而成的曲线σ2；其中，圆弧AB与ab是一对相互啮合的型线，c点落在阴转子节圆锥的侧面上，C点落在阳转子节圆锥的侧面上，根据阴阳转子要求的齿数确定单个齿所占角度的大小，在阴阳转子节圆锥的侧面上分别取圆弧cd和CD，确定D点和d点的位置，圆弧cd和CD相互啮合；阴阳转子型线通过螺旋扫描得到阴阳转子三维模型，螺旋运动的同时端面大小逐渐减小，形成锥形结构；阴阳转子沿着阴阳转子节圆锥的中心线异方向啮合转动，随着阴阳转子转动，气体由大端处吸入，由小端处排出，基元容积沿轴向逐渐减小，完成吸气、压缩和排气过程。2.根据权利要求1所述相交轴传动的外啮合锥形双螺杆压缩机转子，其特征在于，阳转子节圆锥的底面半径R1、圆锥角δ1与阴转子节圆锥的底面半径R2、圆锥角δ2之间满足：θ＝δ2+δ1其中，Z1为阳转子的齿数，P1为阳转子的螺距，为阳转子的螺旋角；Z2为阴转子的齿数，P2为阴转子的螺距，为阴转子的螺旋角。3.根据权利要求2所述相交轴传动的外啮合锥形双螺杆压缩机转子，其特征在于，建立空间坐标系，坐标系OX1Y1Z1与坐标系OX2Y2Z2为固定在机架上的坐标系，坐标系OX2Y2Z2是坐标系OX1Y1Z1绕着OY1旋转θ而生成的；从坐标系OX1Y1Z1变换到坐标系OX2Y2Z2的变换矩阵为M12，从坐标系OX2Y2Z2变换到坐标系OX1Y1Z1的变换矩阵为M21；M12与M21的计算表达式如下：4.根据权利要求3所述相交轴传动的外啮合锥形双螺杆压缩机转子，其特征在于，在阴阳转子上分别建立动坐标系ox1y1z1和ox2y2z2，则从坐标系ox1y1z1变换到坐标系OX1Y1Z1的变换矩阵为Mm1，从坐标系OX2Y2Z2变换到坐标系ox2y2z2的变换矩阵为M2m；Mm1与M2m的计算表达式如下：5.根据权利要求3所述相交轴传动的外啮合锥形双螺杆压缩机转子，其特征在于，阴阳2CN113357151A权利要求书2/3页转子节圆锥截面圆的相切点为M点，以瞬心线L为中心轴，O点为顶点，圆锥角为δ作圆锥E1使M点落在该圆锥底面上，OM的长度为：圆弧AB与ab的方程均为：δ＝m*θ其中，α为保护角，m为齿高系数。6.根据权利要求5所述相交轴传动的外啮合锥形双螺杆压缩机转子，其特征在于：B点在坐标系ox1y1z1的坐标为：B点的点啮合摆线bc在坐标系ox2y2z2的方程为：其中Φ＝Φ1，Φ1，Φ2满足：阴转子节圆锥的侧面方程为：222X+Y＝(Z*tanδ2)通过求解q1确定出c点坐标；同样的，c点的点啮合摆线BC的方程：阳转子节圆锥的侧面方程为：222X+Y＝(Z*tanδ1)通过求解q2确定出C点坐标。7.根据权利要求5所述相交轴传动的外啮合锥形双螺杆压缩机转子，其特征在于：圆弧cd的方程为：其中，3CN113357151A权利要求书3/3页圆弧CD的方程为：其中，8.根据权利要求1所述相交轴传动的外啮合锥形双螺杆压缩机转子，其特征在于：阴阳转子三维模型当中，阳转子的螺距P