一种相交轴锥形双螺杆转子型线设计方法、转子及设备

技术特征：
1.一种相交轴锥形双螺杆转子型线设计方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、建立锥形转子的空间外啮合模型；所述锥形转子的空间外啮合模型如下：oz1是转子1的转轴，oz2是转子2的转轴，oz1与oz2相交于点o并且夹角为θ，转子的啮合关系由两个圆锥面来表示，两个圆锥面相切地做纯滚动运动并且它们的接触线始终为ol，ol为顺时回转轴线；步骤二、在球心为o，半径不同的一系列球面上，给定转子1形成锥形所需要的型线族；步骤三、根据空间啮合理论，求出给定型线族的共轭曲线族作为转子2形成锥形所需要的型线族；步骤四、求出两个转子形成锥形螺杆转子各自所需要的圆锥螺旋线；步骤五、将两个转子的型线族沿着各自的圆锥螺旋线扫描得到各自的转子曲面。2.一种相交轴锥形双螺杆转子，其特征在于：包括空间啮合的转子1和转子2，转子1和转子2的参数满足如下关系式：式中，δ1为转子1上圆锥的锥角，δ2为转子2上圆锥的锥角；r1为转子1任意截面上的节圆半径，r2为转子2任意截面上的节圆半径；rs1为转子1的初始节圆半径，rs2为转子2的初始节圆半径；φ1为转子1的旋转角度，φ2为转子2的旋转角度；m1为转子1的齿数，m2为转子2的齿数；i
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为转子1与转子2之间的传动比。3.根据权利要求2所述的相交轴锥形双螺杆转子，其特征在于，所述转子1和转子2的坐标系之间还满足如下关系式：ox1y1z1为固结在转子1上的动坐标系，ox2y2z2为固结在转子2上的动坐标系；ox1y1z1为转子1的静坐标系，ox2y2z2为转子2的静坐标系；ox1y1z1到ox2y2z2的转换矩阵m
nm
满足：ox1y1z1到ox1y1z1的转换矩阵m
m1
满足：ox2y2z2到ox2y2z2的转换矩阵m
2n
满足：其中，φ＝φ1，φ2＝
±
i
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φ；正号代表内啮合，负号代表外啮合。
4.根据权利要求3所述的相交轴锥形双螺杆转子，其特征在于，所述转子1的型线族表示为l1(r，t)，转子1的型线族在动坐标系ox1y1z1中的表达式为：其中，t为任意球面上的型线参数，r为转子型线所在球面的球面半径；l1(r，t)在动坐标系ox1y1z1中的法向量为：l1(r，t)在动坐标系ox2y2z2中的曲线族为：l1(r，t)的共轭曲线在动坐标系ox2y2z2中由如下表达式确定：其中f＝0为啮合方程，转子1和转子2在它们的啮合点m处有相同的法线且公法线通过瞬时回转轴线ol，假设公法线与ol的交点为p，p点在动坐标系ox1y1z1中的相对坐标为：啮合方程符合如下关系式：其中u为p点在ol上的位置参数，通过求解啮合方程解出φ，得到转子2的型线族l2(r，t)；转子2的型线族l2(r，t)在动坐标系ox2y2z2中的表达式为：5.根据权利要求2所述的相交轴锥形双螺杆转子，其特征在于，在圆锥螺旋线中，转子1的螺旋角为螺距为t1；转子2的螺旋角为螺距为t2；满足以下表达式：球面半径r满足以下关系：
转子1的螺旋线h1的方程为：转子2的螺旋线h2的方程为：其中，m
h1
为转子1的螺旋变换矩阵，计算表达式如下：m
h2
为转子2的螺旋变换矩阵，计算表达式如下：6.根据权利要求5所述的相交轴锥形双螺杆转子，其特征在于，所述转子1和转子2的曲面由球面型线族沿着圆锥螺旋线扫描而成；转子1的曲面σ1的方程为：转子2的曲面σ2的方程为：7.根据权利要求5所述的相交轴锥形双螺杆转子，其特征在于，所述转子1和转子2在求解过程中的独立变量包括转子1的齿数m1，转子2的齿数m2，两转子转轴的夹角θ，转子1的螺距t1和螺旋角两转子转轴的夹角θ决定相交轴锥形双螺杆转子的锥度大小。8.一种双螺杆机械设备，其特征在于，转子采用如权利要求2-7中任意一项所述的相交轴锥形双螺杆转子。9.根据权利要求8所述的双螺杆机械设备，其特征在于，双螺杆机械设备包括双螺杆压缩机、螺杆泵、扭叶罗茨鼓风机以及双螺杆真空泵。

技术总结
一种相交轴锥形双螺杆转子型线设计方法、转子及设备，转子型线设计方法包括建立锥形转子的空间外啮合模型；在球心为O，半径不同的一系列球面上，给定转子1形成锥形所需要的型线族；根据空间啮合理论，求出给定型线族的共轭曲线族作为转子2形成锥形所需要的型线族；求出两个转子形成锥形螺杆转子各自所需要的圆锥螺旋线；将两个转子的型线族沿着各自的圆锥螺旋线扫描得到各自的转子曲面。相比于现有的平行轴锥形转子，本发明生成的相交轴锥形转子的锥度更大，可以实现转子间的齿间面积沿着轴向大幅度下降，从而使双螺杆转子的接触线和泄露三角形大幅度下降，理论上可以有效的减少双螺杆机械的泄露，同时锥形结构还可以改善转子的受力情况。的受力情况。的受力情况。


技术研发人员：胡汪锋 何志龙 李丹童 王潇 邢子文
受保护的技术使用者：西安交通大学
技术研发日：2022.01.10
技术公布日：2022/4/22