文章编号：10062971(2012)03-000107
设计研究
螺杆转子齿形中圆弧一圆弧包络线啮合副的研究徐健，许岭松，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：圆弧-圆张包络线是螺杆转子中应用最广泛的基本组成段。阐速了圆孤-围弧包络线的生成原理，分别采用几何法和基于齿廊法线法的解析法，推导出围弧-图包络线啮合副的型线方程及其啮合线方程，并以SRM围对称齿形、SRM-D
齿形等为例，展示了各种围张-国包络线啮合副的典型组合及其改进过程，为转予型线的后续演化提供参考。关键调：螺杆转子；型线设计；圆弧-围张包络线
中图分类号：TH455
文献标志码：A
Study on Meshing Pair of Circular-Circular Envelope Curve in the ProfileDesign of Screw Rotors
XU Jian,XU Ling-song,YU Xiao-ling,FENG Quan-ke
(School of Energy and Power Engineering, Xi'an Jiaotong University, Xi'an 710049, China)
Abstract: This paper demonstrates the generating principle of circular-circular envelope curve, which is the most widely used basic segments of the screw rotor profiles.The geometric method and analytical method based on tooth profile normal line method are used individually to derivate the profile equation and its meshing line equation of the meshing pair of circular-circular envelope curve.Fur thermore,to provide reference for further development of rotor profile, we illustrate several typical examples and development of dif-
ferent combinations of the meshing pairs, such as SRM Symmetrice Profile,SRM-D Profile,etc. Key words: screw rotor profile design;eircular-cireular envelope curve
1引言
圆弧作为一种最常见的二次曲线，其形式简单，形状光滑，是螺杆机械的转子齿形最早采用的基本组成曲线。1878年，德国的HeinrichKrigar 申请了2个转子结构专利，其结构由一对2-2齿的等节圆的阴阳转子组成。区别于罗茨柱状转子，阴阳转子均呈180°扭角。虽然没有内压缩过程，但其转子首次呈螺旋状，是螺杆压缩机的起源。半个世纪后，瑞典的Alf Lysholm在此基础上，设计出有内压缩过程的3-3齿螺杆增压器，并试验了各种齿形组合，同时初步解决了加工精度间题，在 1935年提出了非对称4-5齿转子副。此后转子齿形经过微调，螺杆压缩机由此诞生。上述Krigar和 Lysholm设计的转子均以圆弧为齿形的基本组成曲
收稿日期：20120115
线，与此后出现的转子齿形相似，如图1所示。
图1展示了4~6齿原始对称圆弧齿形。阴转子 AB段与阳转子DE段均为销齿圆弧，圆心在节圆交点P处。阴转子BC段与阳转子FG段则为对滚圆弧，圆心在各自的转子轴心处。阴转子齿顶的尖点B与对应生成的阳转子摆线段EF啮合。早期设计人员由于水平所限，将摆线段EF认为是销齿圆弧段DE 的延伸（如图1中虚线所示），故整个转子副被认为均由基本圆弧组成。转子外径取100mm时，上述错误设计带来的齿面误差可达0.2mm，但由于早期机械加工能力的低下，转子加工后需要人工修齿，加工误差也掩盖了这个现象。此后，点-摆线啮合副被正确认识，并广泛应用于齿形设计中，螺杆转子齿形不再是纯圆弧型线。圆弧与点-摆线啮合副相互配合，是早期转子副齿形的常见构成形式。其中，圆弧作为最简单的光滑曲线段，
压缩机技术01 Compressot