[发明专利]一种锥螺杆-衬套副

说明书

技术领域

本发明涉及单螺杆水压泵应用领域，尤其涉及一种锥螺杆-衬套副。

背景技术

在单螺杆泵中广泛应用的螺杆-衬套副大都是等横截面结构，等截面的柱螺杆与衬套相互啮合形成若干容积相同的密封腔室，随着螺杆在衬套内转动，工作介质不断由螺杆-衬套副的一端输送到另一端。但是，在运动过程中，螺杆与衬套之间不可避免产生泄漏，当工作介质中含有气体时，容易形成困油现象，严重影响泵的正常工作及使用寿命。

然而，由锥形螺杆和锥形衬套组成的锥螺杆-衬套副则能很好地消除以上弊端，目前，文献中记录的锥螺杆-衬套副是在单螺杆油气混输泵应用中的关键部件。其锥螺杆曲面是基于空间球面圆与锥螺旋线建立的螺旋曲面；衬套曲面则是基于空间啮合理论，由锥螺杆按照规定要求运动的包络面。这种成形方法的曲面建模复杂，不利于锥螺杆-衬套副的成型加工，导致锥螺杆-衬套副的发展应用缓慢；此外，其运动形式是锥螺杆在固定衬套内作定点行星运动，存在的轴向位移会增加锥螺杆-衬套副的磨损和泄漏。因此，本发明提供了一种新型的锥螺杆-衬套副，使得锥螺杆和衬套的螺旋曲面建模更为简洁，便于曲面成型加工，且锥螺杆在衬套内作平行轴行星运动，不存在轴向位移，从而消除了因轴向位移带来的磨损、泄漏等弊端。

发明内容

针对现有锥螺杆-衬套副存在的上述缺陷，本发明提供了一种曲面成形方便简洁的锥螺杆-衬套副，降低了锥螺杆与衬套的加工难度，而且有利于专用加工刀具及数控加工程序的开发，同时，本发明提供的锥螺杆-衬套副，其锥螺杆在衬套内做平行轴行星运动，不存在轴向位移，从而提高了锥螺杆-衬套副的效率。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为一种锥螺杆-衬套副，其包括锥形螺杆、锥形衬套；锥形螺杆包括锥形螺杆外曲面、锥形螺杆小端面、锥形螺杆大端面；锥形衬套包括锥形衬套内曲面、锥形衬套小端面、锥形衬套大端面和锥形衬套外圆柱面；所述锥形螺杆大端面和锥形衬套大端面组成锥螺杆-衬套副的入口端；所述锥形螺杆小端面和锥形衬套小端面组成锥螺杆-衬套副的出口端。

所述锥形螺杆中心线为锥形螺杆的旋转中心线；所述锥形螺杆的任一横截面都是圆形，圆柱螺旋线为锥形螺杆各横截面圆圆心点的集合；锥形螺杆外曲面就是由无数个偏心于锥螺杆中心线的平行圆形组成的平滑曲面，且由锥形螺杆小端面至锥形螺杆大端面间，锥形螺杆的横截面圆半径越大。

所述锥形衬套中心线为锥形衬套的旋转中心线；所述锥形衬套内曲面的横截面是由两个半圆弧和两条直线段组成的长圆形；锥形衬套内曲面就是由无数个长圆形周期旋转组成的平滑曲面；且由锥形衬套小端面至锥形衬套大端面间，长圆形中的半圆弧的半径越大，直线段长度不变。

锥形螺杆的偏心距与导程分别等于圆柱螺旋线的偏心e和螺距t；锥形螺杆的任一横截面圆半径与该截面距锥形螺杆某端面的距离保持线性关系：设锥形螺杆轴向长度为mt（m>2），锥形螺杆小端面的圆半径为r₁，锥形螺杆大端面的圆半径为r₂，至锥螺杆小端面距离为nt的锥螺杆横截面圆的半径为r=nm(r2-r1)+r1.]]>

锥形衬套内曲面的横截面长圆形的旋转导程为T=2t；半圆弧的半径与锥形螺杆的横截面圆半径存在相同的线性关系；锥形衬套小端面的半圆弧半径等于锥形螺杆小端面的圆半径，锥形衬套大端面的半圆弧半径等于锥形螺杆大端面的圆半径；直线段的长度等于锥形螺杆的偏心距的四倍。