Зацепление винтовой машины с асимметричными профилями зубьев ведущего и ведомого роторов Советский патент 1992 года по МПК F04C18/16 

Изобретение относится к компрессорной технике, а именно к винтовым компрессорам, и может быть использовано в расширительных машинах.

Известен винтовой компрессор, содержащий два параллельно расположенные ротора со взаимоогибаемыми винтовыми рабочими поверхностями зубьев. Роторы обычно имеют разное число заходов.

В известном компрессоре асимметричный профиль зубьев роторов состоит из большого числа участков. Одним из недостатков такого профиля является отсутствие плавного сопряжения участков друг с другом, так как на границе участки не имеют

общей касательной (или нормали). Это приводит к подрезанию профиля при его обработке режущим инструментом в районе граничной точки. В результате получается местное увеличение зазора по линии контакта, рост утечек, а, как следствие, снижение КПД.

Известен также асимметричный профиль, выбранный в качестве прототипа, который имеет наибольшее число плавносопряженных участков. Однако, и в этом профиле нет плавного сопряжения передней по ходу вращения части профиля головки и ножки зуба ведущего ротора. Соответственно плавно не сопряжены друг с

XI

00

со о ю

ON

другом огибаемые участки профиля впадины ведомого ротора.

Цель изобретения - повышение КПД машины путем формирования профиля плавносопряженными кривыми, исключающими возможность подрезания в процессе обработки.

Поставленная цель достигается тем, что профиль ножки зубьев ведущего ротора со стороны передней по ходу вращения части зуба, в пределах от окружности впадин до начальной окружности выполнен дугой окружности с центром, расположенным за пределами начальной окружности, плавно- сопряженной с одной стороны с кривой, расположенной в пределах от начальной окружности до окружности выступов, образующей головку зуба, а с другой стороны с окружностью впадин, а соответствующий профиль впадин ведомого ротора выполнен по кривым обкатки.

Нафиг.1 -3 показаны торцевые сечения винтовой поверхности сопряженных роторов, выполненных по предлагаемому техническому решению. Профиль тыльной по ходу вращения аи стороны впадины ведомого ротора имеет следующие участки:

часть профиля впадины AaF2, в пределах от окружности впадин Равн до начальной окружности Р2н выполнена в виде удлиненной эпициклоиды, образованной точкой AI наружной окружности RI ведущего ротора при качении его начальной окружности RiH по начальной окружности R2H ведомого ротора;

часть профиля F2E2, в пределах от наружной окружности R2 до начальной окружности R2H выполнена дугой окружности с центром внутри начальной окружности ведомого ротора. Дуга F2E2 плавно сопряжена с одной стороны с участком A2F2, а с другой стороны с наружной окружностью R2.

Профиль тыльной, по ходу вращения й)1, стороны зуба ведущего ротора имеет следующие участки:

часть профиля зуба AiFi, от наружной окружности RI до начальной окружности ведущего ротора выполнена в виде эпициклоиды, образованной точкой F2 начальной окружности ведомого ротора R2H при ее качении по начальной окружности RiH ведущего ротора;

часть профиля зуба FiEi от начальной окружности RIH до окружности впадин RIBH ведущего ротора выполнена по кривой обкатки сопряженного профиля (F2E2) ведомого ротора.

5

Профиль передней по ходу вращения У1 стороны зуба ведущего ротора сформирован следующими кривыми:

Часть зуба AiBi от наружной окружно- сти RI до начальной окружности RiH выполнена по дуге окружности радиуса R.

Часть зуба BiCi от начальной окружности R-IH до его окружности впадин RIBH выполнена дугой окружности г, с центром, 0 расположенным за пределами начальной окружности,и описывается уравнениями:

Xi (RIBH + ijcos ЧЪ - rsin в,

Yi -(RIBH + r)sin + rcos 0.

Параметры дуги окружности определя- 5 ются из условия плавности сопряжения с кривой профиля зуба AiBi и окружностью впадин ведущего ротора следующим образом:

величина радиуса дуги окружности г оп- 0 ределится по теореме косинусов для треугольника ОчОСМ (фиг.4). Окончательно уравнение, определяющее величину радиуса г,имеет вид:

R74- iM-RRt -RRicosQj-bR2cosQi-iR gH

f-mt: -.II.,ll-.-, - . I , I . -....--. . ... . (

R он - R + Ri cos ©( - R cos Qt

где 0/i 180° - 0i.

Параметр Ч определится как сумма

W4 , где ЧЈ профильный угол участка AiBi;

величина угла Ч1 определится из треугольника OiBi04

ш, arccos (RiBH+r)-r arccos 2 R 1„ (R iBH +г) Величина угла © будет изменяться в интервале:

- 06 0 ©7, где 0б ©1 - 90°; 07 90° - ЧЪ;

©1 - профильный угол участка AiBi, Профиль передней по ходу вращения стороны впадины ведомого ротора сформирован следующими участками:

Часть профиля, ниже начальной окружности Н2н до окружности впадин R2BH ротора, участок А2Ё2 (фиг. 1), выполнена по огибающей дуги окружности AiBi ведущего ротора.

0Часть профиля от наружной окружности

R2 до начальной окружности R2H, участок В2С2, выполнена по огибающей дуги Bid ведущего ротора.

5 В представленном зацеплении роторов из-за отсутствия подрезания могут быть уменьшены действительные профильные зазоры, что, как следствие, приведет к повышению КПД компрессора.

0

5

0

5

Формула изобретения

Зацепление винтовой машины с асимметричными профилями зубьев ведущего и ведомого роторов, из которых кривая профиля передней по ходу вращения части зуба ведущего ротора вне начальной окружности выполнена в виде дуги окружности с центром, расположенным в пределах начальной окружности, кривая этого профиля в пределах начальной окружности плавно сопряже0

на с кривой вне начальной окружности и с окружностью впадин, а соответствующий участок профиля зуба ведомого ротора выполнен по кривой обкатки зуба ведомого ротора по профилю зуба ведущего ротора, отличающееся тем, что, с целью повышения КПД, кривая профиля ведущего ротора в пределах начальной окружности выполнена в виде дуги окружности с центром, расположенным вне начальной окружности.

Изобретение относится к винтовым машинам с асимметричными профилями зубьев ведущего и ведомого роторов и позволяет повысить КПД. Кривая BiCi профиля передней по ходу вращения части зуба ведущего ротора в пределах начальной окружности выполнена по дуге окружности радиуса г с центром 04, расположенным вне начальной окружности. Кривая BiCi плавно сопряжена с окружностью впадин радиуса RIBH и с дугой окружности радиуса R кривой АтВч профиля вне начальной окружности. Центр дуги AiBi расположен в пределах начальной окружности. Кривые соответствующего профиля зуба ведомого ротора выполнены по кривым обкатки зуба ведомого ротора по профилю зуба ведущего ротора. Выполнение кривой BiCi в виде дуги окружности, плавно сопряженной с соседними участками, позволяет устранить подрезание зубьев и соответственно уменьшить профильные зазоры, в результате чего повышается КПД машины. 3 ил. (Л

фиг, 1

4

В,

с

фиг г

Редактор М.Васильева Техред М.Моргентал

Заказ 1651ТиражПодписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Корректор О.Ципле