本發(fā)明屬于流體機械領域，具體地說，涉及一種全光滑的三螺桿泵螺桿轉(zhuǎn)子。

背景技術：

三螺桿泵是一種回轉(zhuǎn)式的流體機械，具有流量大、運行平穩(wěn)、噪聲小優(yōu)點，廣泛應用于石油、化工、船舶、環(huán)保行業(yè)；其核心部件是一個主動螺桿轉(zhuǎn)子和位于主動螺桿轉(zhuǎn)子兩側(cè)的兩個從動螺桿轉(zhuǎn)子，螺桿轉(zhuǎn)子的外形直接影響泵的密封性能、力學性能；常見的三螺桿泵的主動螺桿轉(zhuǎn)子截面型線由齒根圓、擺線和齒頂圓組成，從動螺桿轉(zhuǎn)子截面型線由齒根圓、長幅外擺線和齒頂圓組成；這種轉(zhuǎn)子無論是主動螺桿還是從動螺桿，其截面型線均存在不光滑點；工作過程中，轉(zhuǎn)子的在不光滑點處會產(chǎn)生應力集中，容易發(fā)生磨損，導致轉(zhuǎn)子壽命降低，使泵的泄漏加劇。

公開號為cn205937106u的專利公開了一種圓弧修正齒形的三螺桿，從動螺桿截面型線由過渡圓弧、長幅外擺線、齒根圓和齒頂圓組成，主動螺桿截面型線由圓弧包絡線、齒頂圓和齒根圓組成；但是主動螺桿截面型線上的圓弧包絡線和齒頂圓仍然不是光滑連接的，工作過程中會產(chǎn)生應力集中，且容易發(fā)生磨損，導致泵的泄漏加劇。

技術實現(xiàn)要素：

為了解決轉(zhuǎn)子截面型線上存在尖點轉(zhuǎn)子導致壽命降低，泄漏嚴重的問題，也為了豐富三螺桿泵螺桿轉(zhuǎn)子的型線類型，本發(fā)明提出了一種全光滑的三螺桿泵螺桿轉(zhuǎn)子。在轉(zhuǎn)子的截面型線上，采用圓弧與圓弧包絡線的嚙合方式代替原有的點與擺線的嚙合方式，同時保證各段相鄰曲線間光滑過渡，再將轉(zhuǎn)子的截面型線沿螺旋線展開，從而得到全光滑的螺桿轉(zhuǎn)子。本發(fā)明能夠保證螺桿轉(zhuǎn)子在工作過程中實現(xiàn)正確的嚙合，同時將螺桿轉(zhuǎn)子截面型線上原有的點與曲線的嚙合轉(zhuǎn)變成曲線與曲線的嚙合，提高了螺桿轉(zhuǎn)子的使用壽命，改善了泵的密封性能，提高了泵的輸送效率；并且全光滑螺桿轉(zhuǎn)子截面型線的組成曲線簡單，僅包括圓弧和圓弧包絡線這兩種曲線，便于加工制造。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

一種全光滑的三螺桿泵螺桿轉(zhuǎn)子，包括：主動螺桿轉(zhuǎn)子(1)、左從動螺桿轉(zhuǎn)子(2)、右從動螺桿轉(zhuǎn)子(3)；其特征是：左從動螺桿轉(zhuǎn)子(2)的截面型線(202)和右從動螺桿轉(zhuǎn)子(3)的截面型線(203)完全相同；主動螺桿轉(zhuǎn)子(1)的截面型線(201)、右從動螺桿轉(zhuǎn)子(3)的截面型線(203)分別關于各自的回轉(zhuǎn)中心o、o呈中心對稱，即主動螺桿轉(zhuǎn)子(1)以其回轉(zhuǎn)中心點o為中心旋轉(zhuǎn)180°后，與未旋轉(zhuǎn)的主動螺桿轉(zhuǎn)子(1)的截面型線(201)完全重合，點o是主動螺桿轉(zhuǎn)子(1)的截面型線(201)的對稱中心；右從動螺桿轉(zhuǎn)子(3)的截面型線(203)以其回轉(zhuǎn)中心點o為中心旋轉(zhuǎn)180°后，與未旋轉(zhuǎn)的右從動螺桿轉(zhuǎn)子(3)的截面型線(203)完全重合，點o是右從動螺桿轉(zhuǎn)子(3)的截面型線(203)的對稱中心；主動螺桿轉(zhuǎn)子(1)的截面型線(201)關于以回轉(zhuǎn)中心o為原點所建立的坐標系xoy的x軸、y軸對稱；右從動螺桿轉(zhuǎn)子(3)的截面型線(203)關于以回轉(zhuǎn)中心o為原點所建立的坐標系xoy的x軸、y軸對稱；主動螺桿轉(zhuǎn)子(1)的截面型線(201)、左從動螺桿轉(zhuǎn)子(2)的截面型線(202)、右從動螺桿轉(zhuǎn)子(3)的截面型線(203)都是全光滑的；主動螺桿轉(zhuǎn)子(1)的截面型線(201)包括：8段圓弧、4段圓弧包絡線，其組成型線的四分之一按順時針方向依次為：第一齒根圓弧ab，第一圓弧包絡線bc，第一連接圓弧cd，第一齒頂圓弧de；右從動螺桿轉(zhuǎn)子(3)的截面型線(203)包括：8段圓弧、4段圓弧包絡線，其組成型線的四分之一按逆時針方向依次為：第三齒頂圓弧ab，第三連接圓弧bc，第三圓弧包絡線cd，第三齒根圓弧de。

一種全光滑的三螺桿泵螺桿轉(zhuǎn)子，其特征是：在工作過程中，主動螺桿轉(zhuǎn)子(1)的截面型線(201)與左從動螺桿轉(zhuǎn)子(2)的截面型線(202)、右從動螺桿轉(zhuǎn)子(3)的截面型線(203)都能夠?qū)崿F(xiàn)正確的嚙合，嚙合關系為：主動螺桿轉(zhuǎn)子(1)的截面型線(201)上的齒根圓弧ab，圓弧包絡線bc，連接圓弧cd，齒頂圓弧de分別與右從動螺桿轉(zhuǎn)子(3)的截面型線(203)上的齒頂圓弧ab，連接圓弧bc，圓弧包絡線cd，齒根圓弧de對應嚙合。

一種全光滑的三螺桿泵螺桿轉(zhuǎn)子，其特征是：主動螺桿轉(zhuǎn)子(1)截面型線(201)的各組成曲線的方程如下：

①齒根圓弧ab的方程為：

②圓弧包絡線bc的方程為：

確定角度α，求曲線c1與曲線c2的交點m1(x0,y0)、m2(x0,-y0)，

③連接圓弧cd的方程為：

④齒頂圓弧de的方程為：

主動螺桿轉(zhuǎn)子(1)截面型線(201)關于x軸、y軸均對稱，根據(jù)對稱性得到其余曲線的方程；

右從動螺桿轉(zhuǎn)子(3)截面型線(203)的各組成曲線的方程如下：

①齒頂圓弧ab的方程為：

②連接圓弧bc的方程為：

③圓弧包絡線cd的方程為：

其中

④齒根圓弧de的方程為：

右從動螺桿轉(zhuǎn)子(3)的截面型線(203)關于x軸、y軸均對稱，根據(jù)對稱性得到其余曲線的方程；

以上：t—角度參數(shù)，rad；rj—節(jié)圓半徑，mm；r—連接圓弧半徑，mm；θa—主動螺桿截面型線的齒頂圓弧中心角，rad；r1—主動螺桿齒頂圓半徑，mm；r2—從動螺桿齒根圓半徑，mm。

一種三螺桿泵，其特征是：使用如權(quán)利要求1所述的一種全光滑的三螺桿泵螺桿轉(zhuǎn)子。

本發(fā)明的有益效果是：

①采用圓弧與圓弧包絡線的嚙合方式代替原有的點與擺線的嚙合方式，實現(xiàn)了轉(zhuǎn)子截面型線上各相鄰曲線間的光滑連接，減少了轉(zhuǎn)子在嚙合過程中的磨損，提高了螺桿轉(zhuǎn)子的使用壽命，改善了螺桿轉(zhuǎn)子的受力特性；

②螺桿轉(zhuǎn)子截面型線的組成曲線簡單，僅包括圓弧和圓弧包絡線這兩種曲線，便于加工制造；

③豐富了三螺桿泵螺桿轉(zhuǎn)子的型線類型。

附圖說明

圖1為全光滑的三螺桿泵螺桿轉(zhuǎn)子的截面型線。

圖2為全光滑的三螺桿泵螺桿轉(zhuǎn)子的截面型線嚙合圖。

圖3為全光滑的三螺桿泵螺桿轉(zhuǎn)子的截面型線在不同相位處的嚙合圖。

圖4為全光滑的三螺桿泵螺桿轉(zhuǎn)子的嚙合圖。

圖中：r1—主動螺桿齒頂圓半徑；rj—節(jié)圓半徑、主動螺桿齒根圓半徑、從動螺桿齒頂圓半徑；r2—從動螺桿齒根圓半徑；θa—主動螺桿截面型線的齒頂圓弧中心角；α、β—旋轉(zhuǎn)角度；1—主動螺桿轉(zhuǎn)子；2—左從動螺桿轉(zhuǎn)子；3—右從動螺桿轉(zhuǎn)子；201—主動螺桿轉(zhuǎn)子的截面型線；202—左從動螺桿轉(zhuǎn)子的截面型線；203—右從動螺桿轉(zhuǎn)子的截面型線。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明作進一步說明。

如圖1所示，一種全光滑的三螺桿泵螺桿轉(zhuǎn)子的截面型線，包括主動螺桿轉(zhuǎn)子(1)的截面型線(201)、左從動螺桿轉(zhuǎn)子(2)的截面型線(202)和右從動螺桿轉(zhuǎn)子(3)的截面型線(203)，其中左從動螺桿轉(zhuǎn)子(2)的截面型線(202)與右從動螺桿轉(zhuǎn)子(3)的截面型線(203)完全相同。主動螺桿轉(zhuǎn)子(1)的截面型線(201)包括：8段圓弧、4段圓弧包絡線，且各相鄰曲線光滑過渡，其組成型線的四分之一按順時針方向依次為：第一齒根圓弧ab，第一圓弧包絡線bc，第一連接圓弧cd，第一齒頂圓弧de，其他部分曲線由上述曲線關于x軸、y軸對稱得到；右從動螺桿轉(zhuǎn)子(3)的截面型線(203)包括：8段圓弧、4段圓弧包絡線，且各相鄰曲線光滑過渡，其組成型線的四分之一按逆時針方向依次為：第三齒頂圓弧ab，第三連接圓弧bc，第三圓弧包絡線cd，第三齒根圓弧de，其他部分曲線由上述曲線關于x軸、y軸對稱得到。

主動螺桿轉(zhuǎn)子(1)截面型線(201)的各組成曲線的方程如下：

①齒根圓弧ab的方程為：

②圓弧包絡線bc的方程為：

確定角度α，求曲線c1與曲線c2的交點m1(x0,y0)、m2(x0,-y0)，

③連接圓弧cd的方程為：

④齒頂圓弧de的方程為：

其他曲線的方程由上述曲線方程關于x軸、y軸對稱得到；

右從動螺桿轉(zhuǎn)子(3)截面型線(203)的各組成曲線的方程如下：

①齒頂圓弧ab的方程為：

②連接圓弧bc的方程為：

③圓弧包絡線cd的方程為：

其中

④齒根圓弧de的方程為：

其他曲線的方程由上述曲線方程關于x軸、y軸對稱得到。

以上：t—角度參數(shù)，rad；rj—節(jié)圓半徑，mm；r—連接圓弧半徑，mm；θa—主動螺桿截面型線的齒頂圓弧中心角，rad；r1—主動螺桿齒頂圓半徑，mm；r2—從動螺桿齒根圓半徑，mm；

如圖2所示，為主動螺桿轉(zhuǎn)子(1)分別與左從動螺桿轉(zhuǎn)子(2)、右從動螺桿轉(zhuǎn)子(3)嚙合的截面型線圖；在工作過程中，主動螺桿轉(zhuǎn)子(1)的截面型線(201)與右從動螺桿轉(zhuǎn)子(3)的截面型線(203)上各段曲線的嚙合關系為：主動螺桿轉(zhuǎn)子(1)的截面型線(201)上的第一齒根圓弧ab，第一圓弧包絡線bc，第一連接圓弧cd，第一齒頂圓弧de分別與右從動螺桿轉(zhuǎn)子(3)的截面型線(203)上的第三齒頂圓弧ab，第三連接圓弧bc，第三圓弧包絡線cd，第三齒根圓弧de對應嚙合；主動螺桿轉(zhuǎn)子(1)與左從動螺桿轉(zhuǎn)子(2)的嚙合關系和主動螺桿轉(zhuǎn)子(1)與右從動螺桿轉(zhuǎn)子(3)的嚙合關系完全相同。

如圖3所示，為不同相位處主動螺桿轉(zhuǎn)子(1)、左從動螺桿轉(zhuǎn)子(2)、右從動螺桿轉(zhuǎn)子(3)的截面型線嚙合圖；由此說明不同相位處主動螺桿轉(zhuǎn)子(1)、左從動螺桿轉(zhuǎn)子(2)、右從動螺桿轉(zhuǎn)子(3)的截面型線滿足正確的嚙合關系，因此在工作過程中主動螺桿轉(zhuǎn)子(1)分別與左從動螺桿轉(zhuǎn)子(2)、右從動螺桿轉(zhuǎn)子(3)滿足正確的嚙合關系。

如圖4所示，為主動螺桿轉(zhuǎn)子(1)分別與左從動螺桿轉(zhuǎn)子(2)、右從動螺桿轉(zhuǎn)子(3)的嚙合圖；主動螺桿轉(zhuǎn)子(1)由其端面型線(201)沿右螺旋線軸向螺旋展開得到，左從動螺桿轉(zhuǎn)子(2)由其端面型線(202)沿左螺旋線軸向螺旋展開得到，右從動螺桿轉(zhuǎn)子(3)由其端面型線(203)沿左螺旋線軸向螺旋展開得到，所得到的螺桿轉(zhuǎn)子各相鄰組成曲面間光滑過渡。

上述雖然結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式進行了描述，但并非對本發(fā)明保護范圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本發(fā)明的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護范圍以內(nèi)。