專利名稱：一種新型齒形的螺桿的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及雙螺桿泵的螺桿。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的螺桿泵一般有三種，即單螺桿、雙螺桿和三螺桿。單螺桿泵中由于螺桿是偏心的，襯套的橫截面是由兩個半圓和兩段直線組成的類似于田徑場跑道的形狀，其內(nèi)腔是雙線內(nèi)螺旋面，故其工藝復(fù)雜，壓力也低。(參見由熊則男、齊宗亮編寫的“回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)與泵”，1995年4月)，雙螺桿泵中的螺桿是擺線齒形(專利號99201251)，其工藝性能差；阿基米德螺桿齒形(專利號96236524)，其工藝性較好，但漸開線齒形與其相比，工藝并不復(fù)雜，而性能和通用性都更好。應(yīng)用最廣的是三螺桿泵，此泵雖然受力情況良好，但因有三根螺桿，結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，主、從動桿形狀不一，不易加工，且從桿細(xì)長，剛性差，還要受到壓桿穩(wěn)定的限制。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是齒頂圓與齒根圓一端間由延長擺線，齒頂圓與齒根圓另一端由漸開線和延長擺線組成的一種新型齒形的螺桿，其工藝性好，用在螺桿泵中泄漏小、工作壓力高、運行平穩(wěn)。
為了達(dá)到上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案如下螺桿徑向截面的形狀，齒頂圓曲線為圓弧線，齒頂圓相反一側(cè)的齒根圓曲線為圓弧線，齒頂圓弧線一端點和齒根圓弧線一端點間由漸開線和延長擺線兩段組成，齒頂圓弧線另一端點和齒根圓弧線另一端點間由延長擺線組成；螺桿的頭數(shù)n≥1，螺桿的長度大于兩個螺距的長度。
本實用新型的優(yōu)點是1)僅需一個螺距可自成密封腔，因此與三螺桿泵相比，結(jié)構(gòu)緊湊，尺寸縮短，剛度提高；2)由于漸開線與延長擺線加工成熟，因此本螺桿制造相對容易，易批量生產(chǎn)；3)相對容易提高螺桿精度，泄漏小，效率高，壓力高，運行平穩(wěn)，噪聲低；4)本原理不僅可用于單頭螺桿，也可用于雙頭及多頭螺桿，以形成三螺桿及多螺桿泵；5)凡齒輪嚙合能組合的形式，本實用新型都能具有，如內(nèi)嚙合，相交軸運動等，以致能派生出許多泵的種類。


圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型的徑向截面圖；圖3是兩個螺桿作純滾動時嚙合狀態(tài)圖；圖4是兩個螺桿作純滾動時嚙合曲線圖；圖5是兩個螺桿作純滾動時嚙合曲線的側(cè)視圖。
具體實施方式
如圖1、圖2所示，螺桿徑向截面的形狀，齒頂圓曲線為圓弧線ae，齒頂圓相反一側(cè)的齒根圓曲線為圓弧線cd，齒頂圓弧線ae一端a點和齒根圓弧線cd一端c點間由漸開線ab和延長擺線bc兩段組成，齒頂圓弧線ae另一端e點和齒根圓弧線cd另一端d點間由延長擺線ed組成；螺桿的頭數(shù)n≥1，螺桿的長度大于兩個螺距的長度。
當(dāng)螺桿2的節(jié)圓II沿螺桿1的節(jié)圓I作純滾動時，如圖3所示，螺桿2上與螺桿1e點對應(yīng)點e′的軌跡即為延長擺線ed，而與螺桿1a點對應(yīng)點a′的軌跡即為延長擺線bc。延長擺線bc和ed的曲線形狀相同，方向相反，各段齒形曲線形成原方式如下1)延長擺線ed的形成x＝Rsin2ψ-2rsinψy＝2rcosψ-Rcos2ψρ=x2+y2]]>β=arccosρ2+4r2-R24rρ]]>ψ=arccos4r2+R2-ρ24Rr]]>φ＝β-ψ式中x、y——齒廓上任一點的直角坐標(biāo)ρ、φ——齒廓上任一點的極坐標(biāo)的矢徑和轉(zhuǎn)角R、R0、r——齒頂圓、齒根圓和節(jié)圓半徑ψ——節(jié)圓II相對于節(jié)圓I的轉(zhuǎn)角β——極徑與兩螺桿中心連線的夾角
2)延長擺線bc的形成x＝-Rsin(2ψ-φa)+2rsin(ψ-φa)y＝-Rcos(2ψ-φa)+2rcos(ψ-φa)φ＝ψ-βφa=r2-R02-R2-R02R0+cos-1R0R-cos-1R0r+π+φg]]>φg=cos-15r2-R24r2-cos-13r2+R24Rr]]>式中φa——漸開線ab與齒頂圓交點a處的極角φg——延長擺線de與節(jié)圓交點g處的極角3)齒頂圓ae的形成R=x2+y2]]>4)齒根圓cd的形成R0=x2+y2]]>5)漸開線ab的形成ρ=R0cosa]]>r2-R02R0-cos-1R0r+π+φg-φ=tga-a]]>φa≤φ<φa+r2-R02R0-cos-1R0r]]>式中a——漸開線ab的壓力角由圖1可知，延長擺線bc和漸開線ab的交點b，實際上就是兩螺桿漸開線嚙合的起始點。如給定頂圓半徑R和根圓半徑R0，便可確定b點的極徑ob，由漸開線和延長擺線的性質(zhì)，曲線abc在極坐標(biāo)中的夾角，即∠aoc便可求得。根據(jù)嚙合的要求，頂圓圓弧ea和根圓圓弧cd的弧度必須相等，因此，圖1給出的齒形曲線abcde是唯一的。
兩螺桿對應(yīng)的嚙合關(guān)系為螺桿2齒頂圓a′e′對應(yīng)的嚙合曲線是螺桿1的齒根圓cd，點a′對應(yīng)于延長擺線bc，漸開線a′b′對應(yīng)于漸開線ab，齒根圓c′d′對應(yīng)于齒頂圓ae，點e′對應(yīng)于延長擺線ed。反過來也一樣。
當(dāng)兩螺桿相對滾動時，桿2就會在桿1上形成空間嚙合曲線1-2-3-4-5，如圖4、圖5所示，其中3-4是平行于軸線的直線，1-2實際上是一對漸開線斜齒輪的嚙合曲線，2-3和4-5均是半徑為R的螺旋線。同樣，螺桿1也會在螺桿2上形成相應(yīng)的嚙合曲線。由于滾動是連續(xù)的，兩條嚙合曲線阻斷了泵的輸入腔和輸出腔，且不斷地向前推進(jìn)，從而產(chǎn)生壓力流體。
上述一對嚙合曲線的形成需要一個螺距長度。為了使輸入腔和輸出腔在整個運行過程中始終隔離，在一對嚙合曲線中斷前，必須形成另一對嚙合曲線，因此，整個螺桿的長度應(yīng)大于兩個螺距。
權(quán)利要求1.一種新型齒形的螺桿，其特征在于螺桿徑向截面的形狀，齒頂園曲線為圓弧線[ae]，齒頂圓相反一側(cè)的齒根圓曲線為圓弧線[cd]，齒頂圓弧線[ae]一端[a]點和齒根圓弧線[cd]一端[c]點間由漸開線[ab]和延長擺線[bc]兩段組成，齒頂圓弧線[ae]另一端[e]點和齒根圓弧線[cd]另一端[d]點間由延長擺線[ed]組成；螺桿的頭數(shù)n≥1，螺桿的長度大于兩個螺距的長度。
專利摘要一種新型齒形的螺桿,螺桿徑向截面的形狀,齒頂圓曲線為圓弧線,齒頂圓相反一側(cè)的齒根圓曲線為圓弧線,齒頂圓弧線一端點和齒根圓弧線一端點間由漸開線和延長擺線兩段組成,齒頂圓弧線另一端點和齒根圓弧線另一端點間由延長擺線組成。本實用新型僅一個螺距可自成密封腔,螺桿泵結(jié)構(gòu)緊湊、尺寸縮短、剛度提高;螺桿齒形加工方便,容易提高螺桿精度,螺桿泵泄漏小,效率高,壓力高,運行平穩(wěn),噪聲低;可用于單頭、雙頭、多頭螺桿泵。
文檔編號F04C2/00GK2502044SQ0125366
公開日2002年7月24日 申請日期2001年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月12日
發(fā)明者陳行, 金波 申請人:浙江大學(xué)