2012年第2期（总232期）
设计研究
文章编号：1006-2971(2012)02-0001-07
压缩机技术 Compressos
螺杆压缩机转子型线设计方法
徐健，余宾妻，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：采用齿廉法线法，逐步演示爆杆压缩机转予型线的设计过程，并对复盛型线进行详细推导，验证了齿廉廊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
XU Jian, YU Bin-yan, YU Xiao-ling,FENG Quan-ke
(School of Energy and Power Engineering,Xian Jiaotong Unitersity,Xian 710049, China)
Abstract: In this paper,the tooth profile normal line method is used to demonstrate the design process of rotor profile of serew compressors step-by-step and to derive the Fusheng Profile in detail, It proves the reliable and convenient of tooth profile normal line method in the design of screw rotor profile. Then the profile design method superior to the traditional envelope analysis method is obtained.
Key words : screw rotor;profile design;tooth profile normal line method
引信言 1
螺杆压缩机由于结构简单、维护方便及可靠性高等优点，被广泛应用于气动、制冷空调及石化等工业领域，是目前市场上主要的压缩机种之一。一对相互啮合的转子是螺杆压缩机的核心部件，转子副的型线决定了压缩机的性能。转子型线的不断更新改进，结合转子加工能力的进步，是螺杆压缩机性能大幅提高和市场份额迅速扩大的根本原因。因此，螺杆转子的型线设计一直是国内外研究的热点和重点，各种特征的新型线也被接睡推出。
转子型线设计是压缩机运行性能和转子加工性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前苏联Sakun所著的文献[5]。解析包络法的原理为微分几何中提出的相互啮合的2个齿面在接触点处成切触关系，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，即与公法线垂直。采用解析包络法求解型线方程的啮合条件时，需先将一个转子上的已知型线坐标转换到另一个转
收稿日期：20120229
子的坐标系内，然后再通过对得到的曲线簇方程连续进行偏微分计算而得到。通常解析几何法需定义繁复的坐标系及完长的坐标转换关系式，计算过程虽清晰却繁完复杂，不适于采用现代计算软件中矩阵模块进行运算。
螺杆转子属于齿轮的一种，其特点为型线组成段的数量较多，故齿轮原理中的理论和研究方法均可应用于转子型线的推导和研究中。本文引人齿轮原理中的齿廓法线法，结合坐标变换的矩阵表示，详细介绍螺杆转子型线的推导过程和方法；并以复盛型线为例，列举确定各型线段的主要处理过程和手段，演示转子型线的现代设计方法。
2转子型线设计理论基础 2.1Willis法则
螺杆压缩机的螺杆转子是由端面的平面齿形经过螺旋扫描而成，故三维齿面实际上是二维半，即可以将二维的端面齿形结合其绕轴回转运动来研究三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，可以完全引入传统齿轮原理所基于的二维平面。