一種錐螺桿-襯套副的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種錐螺桿-襯套副，屬于單螺桿水壓泵應用領域，該錐形螺桿包括錐形螺桿外曲面、錐形螺桿小端面、錐形螺桿大端面；錐形襯套包括錐形襯套內(nèi)曲面、錐形襯套小端面、錐形襯套大端面和錐形襯套外圓柱面；所述錐形螺桿大端面和錐形襯套大端面組成錐螺桿-襯套副的入口端；所述錐形螺桿小端面和錐形襯套小端面組成錐螺桿-襯套副的出口端。有利于錐螺桿與襯套的加工制造，其錐螺桿在襯套內(nèi)做平行軸行星運動，不存在軸向位移，從而提高錐螺桿-襯套副的效率。
【專利說明】一種錐螺桿-襯套副
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及單螺桿水壓泵應用領域，尤其涉及一種錐螺桿-襯套副。
【背景技術】
[0002]在單螺桿泵中廣泛應用的螺桿-襯套副大都是等橫截面結構，等截面的柱螺桿與襯套相互嚙合形成若干容積相同的密封腔室，隨著螺桿在襯套內(nèi)轉(zhuǎn)動，工作介質(zhì)不斷由螺桿-襯套副的一端輸送到另一端。但是，在運動過程中，螺桿與襯套之間不可避免產(chǎn)生泄漏，當工作介質(zhì)中含有氣體時，容易形成困油現(xiàn)象，嚴重影響泵的正常工作及使用壽命。
[0003]然而，由錐形螺桿和錐形襯套組成的錐螺桿-襯套副則能很好地消除以上弊端，目前，文獻中記錄的錐螺桿-襯套副是在單螺桿油氣混輸泵應用中的關鍵部件。其錐螺桿曲面是基于空間球面圓與錐螺旋線建立的螺旋曲面；襯套曲面則是基于空間嚙合理論，由錐螺桿按照規(guī)定要求運動的包絡面。這種成形方法的曲面建模復雜，不利于錐螺桿-襯套副的成型加工，導致錐螺桿-襯套副的發(fā)展應用緩慢；此外，其運動形式是錐螺桿在固定襯套內(nèi)作定點行星運動，存在的軸向位移會增加錐螺桿-襯套副的磨損和泄漏。因此，本發(fā)明提供了一種新型的錐螺桿-襯套副，使得錐螺桿和襯套的螺旋曲面建模更為簡潔，便于曲面成型加工，且錐螺桿在襯套內(nèi)作平行軸行星運動，不存在軸向位移，從而消除了因軸向位移帶來的磨損、泄漏等弊端。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有錐螺桿-襯套副存在的上述缺陷，本發(fā)明提供了一種曲面成形方便簡潔的錐螺桿-襯套副，降低了錐螺桿與襯套的加工難度，而且有利于專用加工刀具及數(shù)控加工程序的開發(fā)，同時，本發(fā)明提供的錐螺桿-襯套副，其錐螺桿在襯套內(nèi)做平行軸行星運動，不存在軸向位移，從而提高了錐螺桿-襯套副的效率。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案為一種錐螺桿-襯套副，其包括錐形螺桿、錐形襯套；錐形螺桿包括錐形螺桿外曲面、錐形螺桿小端面、錐形螺桿大端面；錐形襯套包括錐形襯套內(nèi)曲面、錐形襯套小端面、錐形襯套大端面和錐形襯套外圓柱面；所述錐形螺桿大端面和錐形襯套大端面組成錐螺桿-襯套副的入口端；所述錐形螺桿小端面和錐形襯套小端面組成錐螺桿-襯套副的出口端。
[0006]所述錐形螺桿中心線為錐形螺桿的旋轉(zhuǎn)中心線；所述錐形螺桿的任一橫截面都是圓形，圓柱螺旋線為錐形螺桿各橫截面圓圓心點的集合；錐形螺桿外曲面就是由無數(shù)個偏心于錐螺桿中心線的平行圓形組成的平滑曲面，且由錐形螺桿小端面至錐形螺桿大端面間，錐形螺桿的橫截面圓半徑越大。
[0007]所述錐形襯套中心線為錐形襯套的旋轉(zhuǎn)中心線；所述錐形襯套內(nèi)曲面的橫截面是由兩個半圓弧和兩條直線段組成的長圓形；錐形襯套內(nèi)曲面就是由無數(shù)個長圓形周期旋轉(zhuǎn)組成的平滑曲面；且由錐形襯套小端面至錐形襯套大端面間，長圓形中的半圓弧的半徑越大，直線段長度不變。[0008]錐形螺桿的偏心距與導程分別等于圓柱螺旋線的偏心e和螺距t ;錐形螺桿的任一橫截面圓半徑與該截面距錐形螺桿某端面的距離保持線性關系:設錐形螺桿軸向長度為mt (m>2)，錐形螺桿小端面的圓半徑為r1，錐形螺桿大端面的圓半徑為r2，至錐螺桿小端面
距離為nt的錐螺桿橫截面圓的半徑為
【權利要求】
1.一種錐螺桿-襯套副，其特征在于:該裝置包括錐形螺桿(I)、錐形襯套(2);錐形螺桿(I)包括錐形螺桿外曲面(5)、錐形螺桿小端面(10)、錐形螺桿大端面(11);錐形襯套(2)包括錐形襯套內(nèi)曲面(6)、錐形襯套小端面(15)、錐形襯套大端面(16)和錐形襯套外圓柱面(17);所述錐形螺桿大端面(11)和錐形襯套大端面(16)組成錐螺桿-襯套副的入口端(7);所述錐形螺桿小端面(10)和錐形襯套小端面(15)組成錐螺桿-襯套副的出口端(8);錐形螺桿中心線(3)為錐形螺桿(I)的旋轉(zhuǎn)中心線；所述錐形螺桿(I)的任一橫截面都是圓形，圓柱螺旋線(9)為錐形螺桿(I)各橫截面圓圓心點的集合；錐形螺桿外曲面(5)就是由無數(shù)個偏心于錐螺桿中心線(3)的平行圓形組成的平滑曲面，且由錐形螺桿小端面(10)至錐形螺桿大端面(11)間，錐形螺桿的橫截面圓半徑越大； 錐形襯套中心線(4)為錐形襯套(2)的旋轉(zhuǎn)中心線；所述錐形襯套內(nèi)曲面(6)的橫截面是由兩個半圓弧(13)和兩條直線段(14)組成的長圓形(12);錐形襯套內(nèi)曲面(6)就是由無數(shù)個長圓形(12)周期旋轉(zhuǎn)組成的平滑曲面；且由錐形襯套小端面(15)至錐形襯套大端面(16)間，長圓形(12)中的半圓弧(13)的半徑越大，直線段(14)長度不變。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種錐螺桿-襯套副，其特征在于:錐形螺桿(I)置于錐形襯套(2)內(nèi)腔中，錐形螺桿中心線(3)與錐形襯套中心線(4)保持平行，且距離等于錐形螺桿(I)的偏心距e ;如此，錐形螺桿外曲面(5)與錐形襯套內(nèi)曲面(6)相互嚙合形成一系列腔室，如腔室A、B、C、D，其中腔室A與入口端(7)相連，腔室D與出口端(8)相連，且錐螺桿-襯套副的過流面積從入口端(7 )至出口端(8 )逐漸減小；為保證入口端(7 )與出口端(8)相互隔開，錐螺桿-襯套副的軸向長度應大于一個錐形襯套導程T，使得錐形螺桿(I)與錐形襯套(2)之間能夠形成密封腔室，所形成的密封腔室容積由入口端(7)至出口端(8)逐漸減小，如此使得工作介質(zhì)中的氣體被壓縮后，工作介質(zhì)仍能夠充滿腔室，消除困油現(xiàn)象； 錐形襯套(2)固定不動，錐形螺桿(I)繞襯套中心線(4)作公轉(zhuǎn)的同時，也繞錐形螺桿中心線(3)作自轉(zhuǎn)，且公轉(zhuǎn)與自轉(zhuǎn)的方向相反、大小相等；隨著錐形螺桿(I)的轉(zhuǎn)動，錐螺桿-襯套副靠近入口端(7)的第一個腔室容積逐漸增大，在吸入端形成真空，吸入工作介質(zhì)，至腔室完全封閉，不斷向出口端(8)旋轉(zhuǎn)移動，同時靠近出口端(8)的最后一個腔室逐漸消失，工作介質(zhì)被完全擠壓出去，在出口端產(chǎn)生壓力；當錐螺桿轉(zhuǎn)動時，腔室A吸入工作介質(zhì)，不斷向出口端(8)旋轉(zhuǎn)移動，腔室完全封閉后，隨著腔室的推移，腔室容積不斷減小，當封閉腔室推移至出口端(8)時，封閉腔室破裂，擠出工作介質(zhì)，腔室消失；在這整個過程中，隨著腔室的推移，入口端不斷形成新的腔室，如此隨著密封腔室的連續(xù)形成、推移和消失，使工作介質(zhì)從入口端(7)吸入，至出口端(8)排出。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種錐螺桿-襯套副，其特征在于:錐形螺桿(I)的偏心距與導程分別等于圓柱螺旋線(9)的偏心e和螺距t ;錐形螺桿(I)的任一橫截面圓半徑與該截面距錐形螺桿某端面的距離保持線性關系:設錐形螺桿(I)軸向長度為mt，錐形螺桿小端面(10)的圓半徑為T，錐形螺桿大端面(11)的圓半徑為r2，至錐螺桿小端面距離為nt的錐螺桿橫截面圓的半徑為=+ C.1 錐形襯套內(nèi)曲面(6)的橫截面長圓形(12)的旋轉(zhuǎn)導程為T=2t ;半圓弧(13)的半徑與錐形螺桿(I)的橫截面圓半徑存在相同的線性關系；錐形襯套小端面(15)的半圓弧半徑等于錐形螺桿小端面(10)的圓半徑，錐形襯套大端面(16)的半圓弧半徑等于錐形螺桿大端面(11)的圓半徑；直線段(14)的長度等于錐形螺桿(I)的偏心距的四倍。
4.根據(jù)權利要求1或3所述的一種錐螺桿-襯套副，其特征在于:錐形螺桿(I)軸向長度為mt，其中， m>2。
【文檔編號】F04C15/00GK103775334SQ201410050408
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年2月13日 優(yōu)先權日:2014年2月13日
【發(fā)明者】王新華, 高燕, 龔志奔, 蔡嬌艷, 孫肖 申請人:北京工業(yè)大學