一种多头锥螺杆衬套副及其曲面的成形方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及螺杆泵技术领域，具体而言，涉及一种多头锥螺杆衬套副及其曲面的 成形方法。
【背景技术】
[0002] 螺杆衬套副是螺杆式液压泵的关键部件，目前，国内关于螺杆泵的研宄主要集中 在柱螺杆泵上，并取得了较大进展，而对于锥螺杆泵的研宄仅仅停留在单头锥螺杆泵上，对 于多头锥螺杆泵的研宄至今仍然是一个空白。为满足现代不同场合对螺杆泵的需求，基于 锥螺旋运动副腔室的连续变化渐缩推移原理和空间啮合原理，提出了一种新型螺杆泵结 构一多头锥螺杆泵。多头锥螺杆衬套副包括锥形螺杆和锥形衬套，锥形螺杆外曲面和锥形 衬套内曲面相互啮合，形成一系列密闭腔室，随着锥螺杆在衬套内转动，工作介质不断由螺 杆衬套副的一端输送到另一端，从而实现螺杆泵的功能。
[0003] 现有的螺杆衬套副结构繁琐、流量不够平稳、排量小、轴向尺寸过大、承载能力低 等诸多缺点。
【发明内容】
[0004] 为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种多头锥螺杆衬套副。
[0005] 本发明提供了一种多头锥螺杆衬套副，包括：
[0006] 锥螺杆与衬套副，所述衬套副其套装在所述锥螺杆外部；
[0007] 锥形螺杆小端面与锥形螺杆大端面，其位于所述锥螺杆的两端；
[0008] 锥形螺杆中心线，其位于所述锥螺杆中部；
[0009] 锥形螺杆的曲面，其压制在所述锥螺杆的外表面；
[0010] 锥形衬套小端面与锥形衬套大端面，其位于所述衬套副的两端并且与所述锥形螺 杆小端面及所述锥形螺杆大端面相配合；
[0011] 锥形衬套中心线，其位于所述衬套副的中部；
[0012] 锥形衬套曲面，其压制在所述衬套副的外表面并且与所述锥形螺杆型配合。
[0013] 本发明还提供了一种多头锥螺杆衬套副曲面的成形方法，其特征在于，该成形方 法包括以下步骤：
[0014] 步骤101 :锥形衬套曲面⑴以短幅内摆线外等距线为截面线型，以小端面⑵为 起始平面，小端面几何中心为坐标原点，建立偏心距为e、导程为T的圆柱螺旋线，以端面几 何中心线（4)为各端面中心，使各端面沿圆柱螺旋线旋转形成一系列平行于小端面（2)的 短幅内摆线外等距线线型，且线型滚圆半径与端面移动距离成一定的线性关系，有这些线 型所组成的平滑曲面即为多头衬套曲面。
[0015] 锥形衬套曲面参数的确定锥形衬套曲面的横截面为短幅内摆线外等距线，锥形衬 套曲面小端面的滚圆半径为^，导圆半径为R1，锥形衬套曲面大端面的滚圆半径为r 2，导圆 半径为R2，衬套头数为N(N = 2,3,4，……），导圆半径与滚圆半径满足Ri= N· ri。
[0016] 锥形衬套曲面滚圆半径变化规律定义锥形衬套曲面的长度为L1，定义锥形衬 2( r - r ) 套曲面的滚圆半径变化规律满足^=一^^，则旋转角度为α处横截面的滚圆半径为 L\
【主权项】
1. 一种多头锥螺杆衬套副，其特征在于，包括： 锥螺杆与衬套副，所述衬套副其套装在所述锥螺杆外部； 锥形螺杆小端面（6)与锥形螺杆大端面（7)，其位于所述锥螺杆的两端； 锥形螺杆中屯、线巧），其位于所述锥螺杆中部； 锥形螺杆的曲面巧），其压制在所述锥螺杆的外表面； 锥形衬套小端面（2)与锥形衬套大端面（7)，其位于所述衬套副的两端并且与所述锥 形螺杆小端面（6)及所述锥形螺杆大端面（7)相配合； 锥形衬套中屯、线（4)，其位于所述衬套副的中部； 锥形衬套曲面（1)，其压制在所述衬套副的外表面并且与所述锥形螺杆曲面（5)相配 合。
2. -种如权利要求1所述的一种多头锥螺杆衬套副曲面的成形方法，其特征在于，该 成形方法包括W下步骤： 步骤101 ;锥形衬套曲面（1)W短幅内摆线外等距线为截面线型，W小端面（2)为起始 平面，小端面几何中屯、为坐标原点，建立偏屯、距为e、导程为T的圆柱螺旋线，W端面几何中 屯、线（4)为各端面中屯、，使各端面沿圆柱螺旋线旋转形成一系列平行于小端面（2)的短幅 内摆线外等距线线型，且线型滚圆半径与端面移动距离成一定的线性关系，有该些线型所 组成的平滑曲面即为多头衬套曲面； 锥形衬套曲面（1)参数的确定锥形衬套曲面（1)的横截面为短幅内摆线外等距线，锥 形衬套曲面小端面（2)的滚圆半径为IV导圆半径为Ri，锥形衬套曲面大端面（3)的滚圆半 径为T2,导圆半径为R2,衬套头数为N(N= 2, 3,4,……），导圆半径与滚圆半径满足而二 N.ri; 锥形衬套曲面滚圆半径变化规律定义锥形衬套曲面（1)的长度为Li，定义锥形衬套曲 面（1)的滚圆半径变化规律，满足Cl 则旋转角度为a处横截面的滚圆半径为
步骤102 ;锥形螺杆曲面（5)W衬套截面线的共辆曲线为截面线型，W小端面做为起 始平面，小端面几何中屯、为坐标原点，建立偏屯、距为e、导程为t的圆柱螺旋线，W端面几何 中屯、线（8)为各端面中屯、，使各端面沿圆柱螺旋线旋转形成一系列平行于小端面化）的短 幅内摆线外等距线线型，且线型滚圆半径与端面移动距离成一定的线性关系，由该些线型 所组成的平滑曲面即为多头螺杆曲面； 锥形螺杆曲面巧）的横截面为短幅内摆线外等距线共辆曲线，锥形螺杆曲面小端面 (6)的滚圆半径为rs，导圆半径为Rs，锥形螺杆曲面大端面（7)的滚圆半径为r4,导圆半径 为R4,螺杆头数为n(n= 1，2,3,……），导圆半径与滚圆半径满足而二（n+1) ?r 锥形螺杆曲面（5)滚圆半径变化规律定义锥形螺杆曲面巧）的长度为L2,定义锥形螺 杆曲面巧）的滚圆半径变化规律满足则旋转角度为处的横截面滚圆半径为
3. 根据权利要求2所述的多头锥螺杆衬套副曲面的成形方法，其特征在于：步骤101 中，锥形衬套曲面（1)端面方程锥形衬套的端面短幅内摆线方程为：
式中，n-螺杆头数，满足n=N-1 对（1)式求导得锥形衬套短幅内摆线导数方程：
令h= ，则锥形衬套短幅内摆线的外等距曲线方程为：
其中a为曲线向外偏移的距离，将式（1)、（2)、（3)联立即为锥形衬套截面方程。
4. 根据权利要求2所述的多头锥螺杆衬套副曲面的成形方法，其特征在于：步骤101 中，由锥形衬套小端面（2)开始，横截面曲线一边绕锥形衬套中屯、线（4)作匀速旋转，一边 又W导程T匀速向前移动，移动过程中横截面滚圆半径和导圆半径均呈线性增大；W锥形 衬套中屯、线（4)为Z轴，锥形衬套曲面小端面（2)为xoy平面建立定坐标系oxyz;W锥形 衬套中屯、线（4)为Zi轴，锥形衬套曲面小端面（2)为XiOiyi平面建立动坐标系o&yiZi;设 动坐标系OiXiyiZi相对于定坐标系oxyz转过角度为a，则锥形衬套曲面上任一点M在坐标 系OAyiZi中的位置坐标为；
5. 根据权利要求2所述的多头锥螺杆衬套副曲面的成形方法，其特征在于：步骤102 中，锥形螺杆曲面端面方程锥形螺杆与锥形衬套为内晒合，符合齿轮的内晒合原理，根据内 晒合原理求出短幅内摆线外等距线的共辆曲线公式为：
锥形螺杆在衬套内做纯滚动，所W锥形螺杆自转角0和公转角&满足式；
锥形螺杆与锥形衬套晒合时，锥形螺杆上的点与锥形衬套上的点应满足晒合角公式：
将式（7)与（8)联立即得锥形螺杆端面线型公式：
6. 根据权利要求2所述的多头锥螺杆衬套副曲面的成形方法，其特征在于：步骤102 中，锥形螺杆曲面轴向方程由锥形螺杆曲面小端面（6)开始，横截面曲线一边绕锥形螺杆 中屯、线（8)作匀速旋转，一边又W导程t匀速向前移动，移动过程中横截面滚圆半径和导圆 半径均呈线性增大；W锥形螺杆中屯、线（8)为Z轴，锥形螺杆曲面小端面（6)为xoy平面建 立定坐标系oxyz 锥形螺杆中屯、线（8)为Zi轴，锥形衬套曲面小端面（6)为XiOiyi平面 建立动坐标系o&yiZi;设动坐标系0AyA相对于定坐标系oxyz转过角度为0，则锥形螺 杆曲面上任一点N在坐标系OiXiYA中的位置坐标为；
7. 根据权利要求2所述的多头锥螺杆衬套副曲面的成形方法，其特征在于：锥螺杆衬 套副晒合条件为使螺杆-衬套副正确晒合，W上参数应满足：r= ，ri=r3,Ci=c2， 口二七P，U=U。
8. 根据权利要求2所述的多头锥螺杆衬套副曲面的成形方法，其特征在于：由锥形衬 套小端面（2)开始的导程T等于衬套圆柱螺旋线螺距。
9. 根据权利要求2所述的多头锥螺杆衬套副曲面的成形方法，其特征在于：由锥形螺 杆曲面小端面（6)开始的导程t等于螺杆圆柱螺旋线螺距。
【专利摘要】本发明公开了一种多头锥螺杆衬套副，包括：锥螺杆与衬套副，所述衬套副其套装在所述锥螺杆外部；锥形螺杆小端面与锥形螺杆大端面，其位于所述锥螺杆的两端；锥形螺杆中心线，其位于所述锥螺杆中部；锥形螺杆的曲面，其压制在所述锥螺杆的外表面；锥形衬套小端面与锥形衬套大端面，其位于所述衬套副的两端并且与所述锥形螺杆小端面及锥形螺杆大端面相配合；锥形衬套中心线，其位于所述衬套副的中部；锥形衬套曲面，其压制在所述衬套副的外表面并且与所述锥形螺杆球曲面相配合。结构简单、流量平稳、排量大、轴向尺寸小、承载能力高等优点，多头锥螺杆衬套副流量更加平稳、结构尺寸也大大减小。
【IPC分类】F04C15-00, F04C2-107
【公开号】CN104847657
【申请号】CN201510229163
【发明人】王新华, 孙肖, 涂承媛, 郑刚
【申请人】北京工业大学
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年5月7日