[发明专利]一种调节啮合线段修改转子型线性能的方法

说明书

本发明提出了一种调节啮合线段修改转子型线性能的方法，包括以下步骤：步骤1、将双边型线的啮合线分成8个功能段；步骤2、每个功能段利用三次NURBS曲线进行架构；步骤3、通过调整NURBS曲线的控制点或权因子来局部调整啮合线功能段，观测相应的转子型线变化，从而调整相应的几何参数。本发明设计手段灵活方便，通过调节自由曲线来控制型线变化，结合啮合线与转子型线的对应关系，局部调整啮合线观测对应的阴阳转子型线变化趋势，特别是泄漏三角形、接触线长度、齿间面积以及面积利用系数的变化情况，提升双螺杆压缩机转子型线的设计效率，避免了以往转子型线设计不能局部修改型线的弊端。

技术领域

本发明属于压缩机技术领域，特别是涉及一种调节啮合线段修改转子型线性能的方法。

背景技术

螺杆转子型线从发展之初，就有学者一直在探索其新的设计方法和计算方式。就设计方法而言，根据初始设计对象的不同一般可分两种：正向设计和反向设计。在螺杆式压缩机出现之后的几十年里，人们基本上采用的都是正向设计方法，即从一个螺杆转子型线的已知数据，推导计算出另一个螺杆转子的型线。正向设计理论目前已经很成熟，但是压缩机的工作性能无法直接通过转子型线预知，必须通过阴阳转子的啮合线才能判断，若要获得一条完整的性能较好的螺杆转子型线通常需要经历反复修改与验证，整个设计过程十分繁杂。良好的转子型线应具备较大的流动横截面积、较短的空间接触线和较小的泄漏三角形，而这些几何性能参数可以通过调整啮合线来直观地观测其大小变化。目前转子型线的设计和优化大都局限于采用点、直线和二次曲线等简单曲线，生成的螺杆转子流线型不好，造成压缩机在运转过程中出现较大的气动损失，而且在正、反向设计中不易于调整局部曲线来达到优化曲线的目的。现有的螺杆转子型线设计方法仍然集中于正向设计，对于反向设计过程的探索很少，没能将啮合线进行系统的划分，研究啮合线的局部变化对转子型线变化规律的影响。

发明内容

本发明为了解决现有的技术问题，提出一种调节啮合线段修改转子型线性能的方法。本发明根据设计要求在螺杆转子型线反向设计过程中局部调整啮合线来实时观测流动横截面积、空间接触线和泄漏三角形的大小变化，以便对转子型线进行优化设计。

本发明的目的通过以下技术方案实现：一种调节啮合线段修改转子型线性能的方法，包括以下步骤：

步骤1、将双边型线的啮合线分成8个功能段；

步骤2、每个功能段利用三次NURBS曲线进行架构；

步骤3、通过调整NURBS曲线的控制点或权因子来局部调整啮合线功能段，观测相应的转子型线变化，从而调整相应的几何参数。

进一步地，所述8个功能段包括af、fo₀、o₀b、bc、cd、do₀、o₀e、ea，其中，a点为啮合线与x₀轴在最右侧交点，即阴转子齿顶圆与阳转子齿根圆的相切点，b点为啮合线在第Ⅲ象限的最低点，c点为啮合线上在水平方向上距离坐标原点o₀最远的点，即阳转子齿顶圆与阴转子齿根圆相切点，d点为啮合线在第Ⅱ象限的最高点，e点为啮合线在第Ⅳ象限的最低点，f点为啮合线在第Ⅰ象限的最高点。

进一步地，所述步骤2具体包括以下步骤：

步骤2.1、建立反向设计坐标系，确立阴阳转子坐标系与啮合线静坐标系之间的转换关系式；

步骤2.2、根据齿廓法线法，确立啮合条件关系式，建立转子转角与设计参数之间的一一映射关系，即包络条件式：

式中，R₁为阳转子节园半径；为阳转子初始转过的角度，称为转角参数；为常数，是上一段曲线终点的积分结果，对于啮合线的第一段曲线，是啮合的起始角度，取