[发明专利]一种双螺杆泵的大流量螺杆转子及其设计方法

权利要求书

1.一种双螺杆泵的大流量螺杆转子，包括：左螺杆转子(1)和右螺杆转子(2)；其特征是：左螺杆转子(1)的左端面型线(101)由4段曲线和1个点组成，按顺时针方向依次为：短幅外摆线等距曲线AB、点B、齿顶圆弧BC、变速螺旋线CD、齿根圆弧DA；所述的左端面型线(101)中的变速螺旋线CD光滑地连接齿顶圆弧BC与齿根圆弧DA，不存在锐角尖点；

右螺杆转子(2)的右端面型线(201)由10段曲线组成，按逆时针方向依次为：第一长幅外摆线ab、第一齿根圆弧bc、第一变速螺旋线共轭曲线cd、第一齿顶圆弧de、第一齿尖圆弧ef、第二长幅外摆线fg、第二齿根圆弧gh、第二变速螺旋线共轭曲线hi、第二齿顶圆弧ij、第二齿尖圆弧ja；右端面型线(201)关于其回转中心O₂是中心对称的，即以回转中心O₂为中心将右端面型线(201)旋转180°后与其自身相重合。

2.如权利要求1所述的一种双螺杆泵的大流量螺杆转子，其特征是：左端面型线(101)和右端面型线(201)在左螺杆转子(1)和右螺杆转子(2)传动比为2比1的异向双回转运动中能够实现正确的啮合，啮合关系为：左端面型线(101)的点B与右端面型线(201)的第一长幅外摆线ab、第二长幅外摆线fg相啮合；左端面型线(101)的短幅外摆线等距曲线AB与右端面型线(201)的第一齿尖圆弧ef、第二齿尖圆弧ja相啮合；左端面型线(101)的齿顶圆弧BC与右端面型线(201)的第一齿根圆弧bc、第二齿根圆弧gh相啮合；左端面型线(101)的变速螺旋线CD与右端面型线(201)的第一变速螺旋线共轭曲线cd、第二变速螺旋线共轭曲线hi相啮合；左端面型线(101)的齿根圆弧DA与右端面型线(201)的第一齿顶圆弧de、第二齿顶圆弧ij相啮合。

3.一种如权利要求1所述的双螺杆泵的大流量螺杆转子的设计方法，其特征是：包括以下步骤：

1)给定以下参数：左节圆半径R₁；齿根圆半径R₂；齿顶圆半径R₃；变速螺旋线CD中心角θ；短幅外摆线等距曲线AB中心角α；第一齿尖圆弧半径r；按以下关系求得右节圆半径R₄、第一齿顶圆半径R₅、第一齿根圆半径R₆：R₄＝2R₁；R₅＝R₃；R₆＝R₂；

2)以左螺杆转子(1)的回转中心O₁为原点建立坐标系，按以下方程确定齿根圆弧DA：

式中：t为角度参数，rad；

3)按以下方程确定齿顶圆弧BC：

4)按以下方程确定短幅外摆线等距曲线AB：

其中：

式中：M_AB为旋转变换矩阵，β为旋转角，为初始短幅外摆线等距曲线方程，L为转子中心距，L＝R₁+R₄；

5)按以下方程确定变速螺旋线CD：

6)以右螺杆转子(2)的回转中心O₂为原点建立坐标系，按以下方程确定第一齿根圆弧bc：

7)按以下方程确定第一齿顶圆弧de：

8)按以下方程确定第一变速螺旋线共轭曲线cd：

式中：为第一中间变量，由如下方程确定：

9)按以下方程确定第一长幅外摆线ab：

10)按以下方程确定第一齿尖圆弧ef：

式中：X_ef、Y_ef分别为齿尖圆弧圆心的横坐标和纵坐标；

11)分别将所述的第一长幅外摆线ab、第一齿根圆弧bc、第一变速螺旋线共轭曲线cd、第一齿顶圆弧de、第一齿尖圆弧ef以回转中心O₂为中心旋转180°得到第二长幅外摆线fg、第二齿根圆弧gh、第二变速螺旋线共轭曲线hi、第二齿顶圆弧ij、第二齿尖圆弧ja；

12)将所述的左端面型线(101)沿左螺旋线作轴向螺旋展开生成左螺杆转子(1)；将得到的右端面型线(102)沿右螺旋线作轴向螺旋展开生成右螺杆转子(2)；其中右螺杆转子(2)的螺距为左螺杆转子(1)螺距的2倍。