[发明专利]一种单螺杆啮合机构及单螺杆圆柱面包络型线的成型方法

说明书

本发明属于压缩机技术领域，特指一种单螺杆啮合机构及单螺杆圆柱面包络型线的成型方法；包括单螺杆及与单螺杆啮合的星轮，单螺杆的啮合型线为圆柱面包络型线，所述圆柱面包络型线包括星轮齿前侧工作面所包络出的螺旋线一、螺旋线二及星轮齿后侧面所包括出的螺旋线三、螺旋线四，螺旋线一、螺旋线二、螺旋线三、螺旋线四组成一个螺旋槽里前螺旋曲面、后螺旋曲面，前螺旋曲面、后螺旋曲面在边界缝合后并去除材料形成的一个螺旋槽；本发明与直线包络型线对比：生产效率大幅提高，本发明提高了10～15倍，降低了生产成本。

技术领域：

本发明属于压缩机技术领域，特指一种单螺杆啮合机构及单螺杆圆柱面包络型线的成型方法。

背景技术：

单螺杆压缩机始于1960年，螺杆与星轮之间的啮合型线是单螺杆的核心技术，单螺机压缩机发明半个多世纪以来,没有人提出超越发明人Zimmern提出了两种类型的型线：“直线包络型”和“圆柱(台)包络型”。上世纪70年代我国开始单螺杆压缩机研究,主要采用直线包络啮合副和直线原始啮合副。本世纪初出现了“多直线包络啮合副型面”和”多段啮合,分散磨损”的”多圆柱包络啮合型线”,经认真分析上述型线均是”直线包络型线”或”圆柱(台)型包络型线”的演变，本质上源始于Zimmern两类型线。

现有单螺杆压缩机存在这如下缺陷：

一是，直线包络型线(如图1)中螺杆螺旋面3a和3b是直母线7a和7b按规定的配合运动形成的轨迹面。星轮齿前侧面由8a和9a构成，后侧面由8b和9b构成，他们的交线7a和7b也就是啮合时的接触线。但是这种型线主要缺点是7a和7b接触线在啮合过程中始终在齿侧面的同一个位置，因而容易磨损，使被压缩气体泄漏量增大，导致排气量减少、降低了机器的效率，能耗大、可靠性差。

二是，螺杆螺旋面为直线轨迹面，不能采用回转刀具加工，因此螺槽就不能采用磨削方法来提高加工精度和改善表面粗糙度。

三是，加工效率低。

发明内容：

本发明的目的是提供一种加工效率高、生产成本降低的单螺杆啮合机构单螺杆圆柱面包络型线的成型方法。

本发明是这样实现的：

本发明的其中一个目的是提供一种单螺杆啮合机构，包括单螺杆及与单螺杆啮合的星轮，其特征在于：单螺杆的啮合型线为圆柱面包络型线，所述圆柱面包络型线包括星轮齿前侧工作面所包络出的螺旋线一、螺旋线二及星轮齿后侧工作面所包括出的螺旋线三、螺旋线四，螺旋线一、螺旋线二、螺旋线三、螺旋线四组成一个螺旋槽里前螺旋曲面、后螺旋曲面，前螺旋曲面、后螺旋曲面在边界缝合后并去除材料形成的一个螺旋槽。

在上述的一种单螺杆啮合机构中，所述星轮齿前侧工作面方程在圆柱面坐标系下表示如下：

齿前侧面螺旋角计算如下：

根据星轮齿后侧工作面方程在圆柱面坐标系下表示如下：

齿后侧工作面螺旋角计算如下：

其中，A：螺杆与星轮中心距；

r：星轮啮合面上啮合点位置半径；

θ'、θ：星轮齿前、后侧面啮合点啮合时，星轮旋转变化角度；

ρ：星轮齿前侧啮合面上圆弧半径；

α′、α：星轮齿前、后侧面啮合点啮合处螺旋角；