[发明专利]一种变螺距内啮合螺杆转子设计方法及双螺杆压缩机转子

说明书

一种变螺距内啮合螺杆转子设计方法及双螺杆压缩机转子，设计方法包括以下步骤：首先选取转子多个固定转角处的螺距为自变量；然后以最优热力性能为优化目标，对步骤一所选取的螺距进行优化，求得固定转角处的最优螺距，确定多个转角与对应最优螺距的坐标点；最后采用三次样条曲线连接步骤二确定出的坐标点，形成完整转子螺旋线。该压缩机转子包括外转子和内转子，外转子的型线为短幅内摆线的外等距线结构；内转子比外转子少一个齿数，且内转子节圆圆心与外转子节圆中心偏心布置，内转子的型线与外转子的型线符合啮合关系。本发明的转子具有易损件少，结构紧凑，抽气速率高，无喘振，振动噪音小等优点。

技术领域

本发明属于压缩机领域，涉及一种变螺距内啮合螺杆转子设计方法及双螺杆压缩机转子。

背景技术

双螺杆压缩机是一种容积式回转压缩机，用于获取中低压力气体，在现代工业中有着广泛的应用。它继承了回转机械寿命长，运转可靠，振动小，噪音低，工作平稳以及无喘振现象等诸多优点，同时具有无气阀等易损件，强制吸排气，加工简单等特点，是空气供应，制冷，余热回收等系统中的核心部件。目前，为了便于加工，常用的双螺杆压缩机转子啮合关系为外啮合，这导致了转子间较大的中心距与较长的泄漏线长度，从而降低了空间利用率，并增加了泄漏强度，最终导致目前的螺杆转子存在小型化的难题。

内啮合螺杆转子由于可以降低转子中心距与减少转子间泄漏线长度，是双螺杆压缩机小型化的潜在解决方案。内啮合螺杆转子设计分为型线设计和螺旋线设计。螺旋线的设计主要在于螺距的变化，为了便于吸气，靠近吸气口处应取较大的螺距，同时为了提供较大的压缩比，排气口处应取较小螺距，这样一来，从吸气口到排气口的螺距会发生从大到小的变化。但在转子螺旋线设计中，转子的螺距变化过大会导致相邻工作腔的压差过大，从而增大泄漏强度，螺距变化过小，则又会导致较长的泄漏线长度，增大泄漏面积。因此，存在一种最优的螺距变化规律使得内啮合螺杆转子实现最小的泄漏量，进而获取最优的工作性能。但想要获得理论上的最优螺距变化规律是很难的，为了方便快速地优化设计螺距的变化规律，可以在整条螺距线上取几个螺距离散点进行函数拟合，通过改变离散点的数值以及拟合方法，从而得到一个比较理想的螺距变化规律。拟合的函数应符合实际的变化规律，而所设计的转子螺距变化规律也应符合快速精准加工的需求，要求螺旋线变化尽量光滑。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术中内啮合螺杆转子的螺距变化规律难以达到最优的问题，提供一种变螺距内啮合螺杆转子设计方法及双螺杆压缩机转子，通过采用较为精确的分段拟合，能够使得转子同时具有最优热力性能与良好的加工性能。

为了实现上述目的，本发明有如下的技术方案：

一种变螺距内啮合螺杆转子设计方法，包括以下步骤：

步骤一、选取转子多个固定转角处的螺距为自变量；

步骤二、以最优热力性能为优化目标，对步骤一所选取的螺距进行优化，求得固定转角处的最优螺距，确定多个转角与对应最优螺距的坐标点；

步骤三、采用三次样条曲线连接步骤二确定出的坐标点，形成完整转子螺旋线。

一种变螺距内啮合双螺杆压缩机转子，包括外转子和内转子，外转子的型线为短幅内摆线的外等距线结构；所述短幅内摆线是当半径为r的滚圆内切于半径为R的基圆作无滑动的滚动时，在滚圆之内并与滚圆相固连的一点P的轨迹；P点与滚圆圆心O₃的距离为e，R与r的比值决定了外转子的齿数；外转子的型线为将所述短幅内摆线沿着各点的外法向方向向外做等距距离为d的外等距线；内转子比外转子少一个齿数，且内转子节圆圆心与外转子节圆中心偏心布置，偏心距为e；内转子的型线与外转子的型线符合啮合关系。