[发明专利]一种扭叶罗茨鼓风机转子型线的设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种罗茨鼓风机转子，特别是一种扭叶罗茨鼓风机转子型线的设计方法。

背景技术

高效率、低噪音一直是罗茨鼓风机设计的发展方向。传统扭叶罗茨鼓风机相比直叶罗茨鼓风机在降噪方面具有一定的优势，但在效率方面差强人意。

罗茨鼓风机是一种双转子压缩式机械，转子在不断的吸、排气过程中，进、排气腔的大小会发生周期性变化，由此产生不均匀气流作用于周围介质而引起压力脉冲，当基元容积（机壳与转子围成的区间）与排气口相连通时，回流冲击造成的压力脉冲更为剧烈，进而产生强烈噪音，成为制约罗茨鼓风机发展应用的主要因素之一，研究结果表明，扭叶型罗茨鼓风机因其转子啮合方式可使基元容积不完全同时与排气口相通，延缓了回流时间，减少了回流强度，可明显降低噪音，然而，传统的扭叶型罗茨鼓风机效率相对较低，这使得它的应用明显受到了限制。长期以来，转子型线的改进一直是专家学者们寻求设计高效率罗茨鼓风机的主要途径，相关研究成果也不断涌现。

目前扭叶转子型线常用的有外圆弧加包络线型、内圆弧加包络线型、渐开线型和摆线型四种。其中摆线型转子虽运行平稳，但面积利用系数低（最高0.406），故很少应用；其它三种型线转子面积利用系数相对较高(0.485~0.499)，而渐开线型转子运行平稳度相比圆弧包络线型转子较差，噪音较高，故在实际应用中多为圆弧加包络线型转子。对于传统的外圆弧加包络线型线而言，径距比（即R_m/2a）是影响其面积利用率系数的重要因素（2a为两转子的中心距，R_m为叶轮外径），径距比越大，叶型就显得越瘦长，其面积利用系数也就越高，三叶圆弧包络线型R_m/2a的适用取值范围为：0.5589<R_m/2a<0.7358。当R_m/2a值小于0.5589时，会出现如图1所示形状，此时的型线不存在凹凸并存，转子密封性差，而且叶型短胖，面积利用系数低，一般很少采用。当R_m/2a值大于0.7358时，则在G₀点处出现角点如图2所示，这时面积利用系数虽有所提高，但出现干涉，去除角点后啮合时密封性能也很差，无法使用。

发明内容

本发明的目的是为了克服以上的不足，提供一种用渐开线代替转子角点处的畸形型线，避免出现干涉现象，保证了密封性，提高面积利用系数，提高工作效率的扭叶罗茨鼓风机转子型线的设计方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种扭叶罗茨鼓风机转子型线的设计方法，包括以下步骤：

A、确定鼓风机的转子个数以及两个转子的参数：设定两个转子，转子绕其中心O₁顺时针转动α角，转子绕其中心O₂逆时针转动相同的角度，将两个转子和机架固定，这样两个转子之间的相对运动就是整个机构绕着O₁逆时针转动α角，两个转子的啮合点为G点，两个转子的节圆相切点为P点，将O₁和O₂两个点用直线相连，P点为直线的中点，两个转子的一对共轭曲线经过G点时的公法线经过P点，并经过转子叶峰圆弧圆心F₂，将G点与F₂用直线相连，G点和F₂之间的直线为叶峰圆弧半径r，F₂和转子的中心O₂之间的距离为叶峰圆心与叶轮中心之间的距离b；

B、确定叶峰圆弧与包络线段的型线参数方程：过O₁作GF₂的平行线，交O₂ F₂的延长线于点H，O₁H与O₁X轴的夹角为β，过点O₂作O₁Y轴的平行线，交O₁X轴于点K，过点F₂作O₁X轴的平行线交O₂K于点L，且点G在F₂L的垂足为点M，过点H作O₁X轴的平行线交O₂K的延长线于点J,作O₁X轴的垂直线HI，由其中的几何关系可得出圆弧段型线的参数方程为：

                                    

式中=，,其中z为叶轮头数，此处叶轮头数为3，

因此：