阅读说明：本技术 一种双齿爪式泵转子型线 (Double-tooth claw type pump rotor molded line ) 是由 贺雪强 甘露 黄魏 孟婵君 朱小飞 苗纯正 于 2020-07-24 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种双齿爪式泵转子型线,转子1和转子2关于转子轴旋转中心O<Sub>1</Sub>和O<Sub>2</Sub>对称,转子1的上半部分转子型线包括点啮合摆线a<Sub>1</Sub>b<Sub>1</Sub>、齿顶对滚圆弧b<Sub>1</Sub>c<Sub>1</Sub>、过渡圆弧c<Sub>1</Sub>d<Sub>1</Sub>、直线d<Sub>1</Sub>e<Sub>1</Sub>、过渡圆弧e<Sub>1</Sub>f<Sub>1</Sub>、销齿圆弧f<Sub>1</Sub>g<Sub>1</Sub>和齿底对滚圆弧g<Sub>1</Sub>a<Sub>1</Sub>,转子2的上半部分转子型线包括点啮合摆线a<Sub>2</Sub>b<Sub>2</Sub>、齿底对滚圆弧b<Sub>2</Sub>c<Sub>2</Sub>、圆弧包络线c<Sub>2</Sub>d<Sub>2</Sub>、直线包络线d<Sub>2</Sub>e<Sub>2</Sub>、圆弧包络线e<Sub>2</Sub>f<Sub>2</Sub>、销齿圆弧f<Sub>2</Sub>g<Sub>2</Sub>和齿顶对滚圆弧g<Sub>2</Sub>a<Sub>2</Sub>；点啮合摆线a<Sub>1</Sub>b<Sub>1</Sub>与点a<Sub>2</Sub>啮合,点b<Sub>1</Sub>与点啮合摆线a<Sub>2</Sub>b<Sub>2</Sub>啮合,齿顶对滚圆弧b<Sub>1</Sub>c<Sub>1</Sub>与齿底对滚圆弧b<Sub>2</Sub>c<Sub>2</Sub>啮合,过渡圆弧c<Sub>1</Sub>d<Sub>1</Sub>与圆弧包络线c<Sub>2</Sub>d<Sub>2</Sub>啮合,直线d<Sub>1</Sub>e<Sub>1</Sub>与直线包络线d<Sub>2</Sub>e<Sub>2</Sub>啮合,过渡圆弧e<Sub>1</Sub>f<Sub>1</Sub>和圆弧包络线e<Sub>2</Sub>f<Sub>2</Sub>啮合,销齿圆弧f<Sub>1</Sub>g<Sub>1</Sub>与销齿圆弧f<Sub>2</Sub>g<Sub>2</Sub>啮合,齿底对滚圆弧g<Sub>1</Sub>a<Sub>1</Sub>与齿顶对滚圆弧g<Sub>2</Sub>a<Sub>2</Sub>啮合；能实现转子对的正确啮合并保证气体压缩的效果。(The invention relates to a double-tooth claw type pump rotor profile, a rotor 1 and a rotor 2 are around a rotor shaft rotation center O 1 And O 2 Symmetrical, rotor profile of the upper half of the rotor 1 comprises point-meshing cycloids a 1 b 1 Tip to tip rolling arc b 1 c 1 C, transition arc 1 d 1 Line d 1 e 1 Transition arc e 1 f 1 Pin tooth arc f 1 g 1 Arc g of contact with tooth bottom 1 a 1 The upper half of the rotor profile of the rotor 2 comprises point-meshing cycloids a 2 b 2 Round arc b with pairs of tooth bottoms 2 c 2 Arc envelope c 2 d 2 Linear envelope d 2 e 2 Arc envelope e 2 f 2 Pin tooth arc f 2 g 2 And tooth crest pair rolling arc g 2 a 2 (ii) a Point meshing cycloid a 1 b 1 And point a 2 Mesh, point b 1 Cycloidal a engaged with point 2 b 2 Meshing, tooth tip to rolling arc b 1 c 1 Arc b of contact with tooth bottom 2 c 2 Engaging, transition arc c 1 d 1 And the arc envelope c 2 d 2 Engagement, straight line d 1 e 1 And the linear envelope d 2 e 2 Engaging, transition arc e 1 f 1 And arc envelope e 2 f 2 Meshing, pin tooth arc f 1 g 1 Arc f of pin tooth 2 g 2 Meshing, bottom of tooth pair rolling arc g 1 a 1 Arc g of rolling circle with tooth top 2 a 2 Meshing; the correct meshing of the rotor pairs can be realized and the effect of gas compression is ensured.)

一种双齿爪式泵转子型线

技术领域

本发明涉及机械工程技术领域，特别是涉及一种双齿爪式泵转子型线。

背景技术

爪式泵作为一种回转式真空压缩机，广泛应用于食品、医药、化工等多种领域，特别是因近年来双齿爪式泵在燃料电池的氢气回流系统中的良好表现而备受关注。爪式泵具有结构简单、加工方便、运行可靠和噪声小等优点，且无需吸气阀和排气阀等易损部件使得机械寿命长，所以在低压气体输送上具有良好的应用前景。

爪式泵由一对相互啮合转子的同步异向双回转和一个8字形压缩腔共同完成吸气、压缩和排气过程，因此转子的型线组成和啮合性能直接决定了爪式泵的固有压缩性能。一对啮合的双齿转子型线由多段曲线构成，每段曲线在同步异向旋转过程中均对应啮合，且每个转子的型线分为上下两部分并关于旋转中心对称。双齿爪式泵相较于单齿爪式泵而言运转更加平稳，齿面受力和输气能力更加良好。所以，设计一种能够正确啮合的双齿爪式泵转子型线才能保证气体压缩、提高容积利用系数，进一步提高爪式泵的抽速。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本专利申请所要解决的技术问题是如何提供一种能够正确啮合的双齿爪式泵转子型线，以保证气体压缩，提高容积利用系数，进一步提高爪式泵的抽速。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种双齿爪式泵转子型线，包括转子1和转子2，转子1和转子2均关于自身的转子轴旋转中心O₁和转子轴旋转中心O₂对称，所述转子1的上半部分转子型线包括点啮合摆线a₁b₁、齿顶对滚圆弧b₁c₁、过渡圆弧c₁d₁、直线d₁e₁、过渡圆弧e₁f₁、销齿圆弧f₁g₁和齿底对滚圆弧g₁a₁，所述转子2的上半部分转子型线包括点啮合摆线a₂b₂、齿底对滚圆弧b₂c₂、圆弧包络线c₂d₂、直线包络线d₂e₂、圆弧包络线e₂f₂、销齿圆弧f₂g₂和齿顶对滚圆弧g₂a₂；

转子1和转子2各自绕转子轴旋转中心O₁和中心O₂同步异向旋转过程中点啮合摆线a₁b₁与点a₂啮合，点b₁与点啮合摆线a₂b₂啮合，齿顶对滚圆弧b₁c₁与齿底对滚圆弧b₂c₂啮合，过渡圆弧c₁d₁与圆弧包络线c₂d₂啮合，直线d₁e₁与直线包络线d₂e₂啮合，过渡圆弧e₁f₁和圆弧包络线e₂f₂啮合，销齿圆弧f₁g₁与销齿圆弧f₂g₂啮合，齿底对滚圆弧g₁a₁与齿顶对滚圆弧g₂a₂啮合；

所述点b₁、点a₂为尖点，点a₁、点c₁、点d₁、点e₁、点f₁、点g₁、点b₂、点c₂、点d₂、点e₂、点f₂、点g₂均为相邻两段曲线的公切点。

其中，所述转子1的节圆半径r₁，转子2的节圆半径r₂，转子1和转子2的节圆半径相等，啮合参数传动比i＝r₁/r₂＝1，中心距A＝r₁+r₂＝2r₁。

其中，所述点啮合摆线a₁b₁和点啮合摆线a₂b₂，若在同一坐标系中关于x轴对称，其中点啮合摆线a₁b₁与点a₂啮合；点b₁与点啮合摆线a₂b₂啮合；

点啮合摆线a₁b₁满足下式：

x_ab1＝acost_ab-bcos2t_ab

y_ab1＝-(asint_ab-bsin2t_ab)

点啮合摆线a₂b₂满足下式：

x_ab2＝acost_ab-bcos2t_ab

y_ab2＝asint_ab-bsin2t_ab

其中，点啮合摆线a₁b₁的特点为基圆半径等于节圆1半径即R＝r₁，滚圆半径等于节圆2半径即r＝r₂，则滚圆中心到基圆中心的距离a＝R+r＝A，中心距A已知，摆径b＝R_h，R_h已知，其中R_h为齿顶圆半径，点啮合摆线a₂b₂的参数求取方式相同。

其中，所述的一种双齿爪式泵转子型线，其特征在于，所述齿顶对滚圆弧b₁c₁，圆心在中心点O₁；齿底对滚圆弧b₂c₂，圆心在中心点O₂；

齿顶对滚圆弧b₁c₁满足下式：

x_bc1＝r_bccost_bc

y_bc1＝r_bcsint_bc

齿底对滚圆弧b₂c₂满足下式：

x_bc2＝(A-r_bc)cost_bc

y_bc2＝(A-r_bc)sint_bc

其中，t_bc∈(0,α₁)；α₁为齿顶对滚圆弧b₁c₁圆弧弧度，α₁已知；齿顶对滚圆弧b₁c₁圆弧半径r_bc＝R_h。

其中，所述齿底对滚圆弧g₁a₁，圆心在中心点O₁；所述齿顶对滚圆弧g₂a₂，圆心在中心点O₂；

齿底对滚圆弧g₁a₁满足下式：

x_ga1＝r_gacost_ga

y_ga1＝r_ga sint_ga

齿顶对滚圆弧g₂a₂满足下式：

x_ga2＝(A-r_ga)cost_ga

y_ga2＝(A-r_ga)sint_ga

其中，t_ga∈(π-α₅，π)；α₅为齿底对滚圆弧g₁a₁圆弧弧度，已知；齿底对滚圆弧g₁a₁圆弧半径r_ga＝2r₁-R_h。

其中，所述销齿圆弧f₁g₁，圆心为O₁g₁与节圆1的交点O_fg；销齿圆弧f₂g₂，圆心为O₂h₂与节圆2的交点；

销齿圆弧f₁g₁满足下式：

x_fg1＝-r₁cosα₅+r_fgcost_fg

y_fg1＝r₁sinα₅+r_fgsint_fg

销齿圆弧f₂g₂满足下式：

x_fg2＝-r₁cosα₅-r_fgcos(t_fg+2α₅)

y_fg2＝r₁sinα₅+r_fgsin(t_fg+2α₅)

其中，t_fg∈(-α₅，α₄-α₅)；α₄为销齿圆弧f₁g₁圆弧弧度，α₄已知；销齿圆弧f₁g₁圆弧半径r_fg＝R_h-r₁。

其中，所述过渡圆弧e₁f₁，圆心在y₁轴与O_fgf₁延长线的交点O_ef，圆弧起点在y₁轴上，即圆弧起点弧度为π/2；圆弧包络线e₂f₂；

过渡圆弧e₁f₁满足下式：

x_ef1＝r_efcost_ef

圆弧包络线e₂f₂满足下式：

其中，t_ef∈(π/2,α₃+π/2)；过渡圆弧e₁f₁圆弧弧度α₃＝∠O₁O_fgO_ef+∠O_fgO₁O_ef＝α₄+π/2-α₅；由△O₁O_efO_fg的正弦定理及相关线段与过渡圆弧e₁f₁圆弧半径r_ef之间的关系知：

其中，所述过渡圆弧c₁d₁，圆心在O₁c₁上，圆弧终点弧度为π/2；圆弧包络线c₂d₂；

过渡圆弧c₁d₁满足下式：

x_cd1＝(r_bc-r_cd)cosα₁+r_cdcost_cd

y_cd1＝(r_bc-r_cd)sinα₁+r_cd sint_cd

圆弧包络线c₂d₂满足下式：

其中，t_cd∈(α₁，π/2)；α₂为c₁d₁圆弧弧度；由△O₁O_efO_fg的正弦定理及线段关系知|O₁e₁|＝|m₁d₁|，其中m₁为d₁O_cd延长线与x₁轴的交点，即解得c₁d₁圆弧半径

其中，所述直线d₁e₁，与过渡圆弧c₁d₁和过渡圆弧e₁f₁均相切，斜率为0；直线包络线d₂e₂；

直线d₁e₁满足下式：

x_de1＝t_de

y_de1＝n

直线包络线d₂e₂满足下式：

其中，t_de∈(0，l)；设点d₁坐标为(m，n)，则m＝0，n＝|O₁O_ef|+r_ef，其中由△O₁O_efO_fg的正弦定理知，所以d₁e₁直线段长度

本发明的有益效果是：

本专利申请公开的双齿爪式泵转子型线结构简单，设计合理，能实现转子对的正确啮合以保证气体压缩，与现有的单齿爪式泵转子相比，提高了泵的容积利用系数，且运转更加平稳，进一步提高爪式泵的抽速，具有较强的实用性；同时，对于丰富爪式泵转子型线类型和促进爪式泵的发展都具有重要的意义。

附图说明

图1为本发明所述的一种双齿爪式泵转子型线的结构示意图。

图2(a)为本发明所述的一种双齿爪式泵转子型线啮合运动状态1示意图。

图2(b)为本发明所述的一种双齿爪式泵转子型线啮合运动状态2示意图。

图2(c)为本发明所述的一种双齿爪式泵转子型线啮合运动状态3示意图。

图2(d)为本发明所述的一种双齿爪式泵转子型线啮合运动状态4示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“上、下”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

如图1所示，一种双齿爪式泵转子型线，包括转子1和转子2，转子1和转子2均关于自身的转子轴旋转中心O₁和转子轴旋转中心O₂对称，所述转子1的上半部分转子型线包括点啮合摆线a₁b₁、齿顶对滚圆弧b₁c₁、过渡圆弧c₁d₁、直线d₁e₁、过渡圆弧e₁f₁、销齿圆弧f₁g₁和齿底对滚圆弧g₁a₁，所述转子2的上半部分转子型线包括点啮合摆线a₂b₂、齿底对滚圆弧b₂c₂、圆弧包络线c₂d₂、直线包络线d₂e₂、圆弧包络线e₂f₂、销齿圆弧f₂g₂和齿顶对滚圆弧g₂a₂；

转子1和转子2各自绕转子轴旋转中心O₁和中心O₂同步异向旋转过程中点啮合摆线a₁b₁与点a₂啮合，点b₁与点啮合摆线a₂b₂啮合，齿顶对滚圆弧b₁c₁与齿底对滚圆弧b₂c₂啮合，过渡圆弧c₁d₁与圆弧包络线c₂d₂啮合，直线d₁e₁与直线包络线d₂e₂啮合，过渡圆弧e₁f₁和圆弧包络线e₂f₂啮合，销齿圆弧f₁g₁与销齿圆弧f₂g₂啮合，齿底对滚圆弧g₁a₁与齿顶对滚圆弧g₂a₂啮合；

所述点b₁、点a₂为尖点，点a₁、点c₁、点d₁、点e₁、点f₁、点g₁、点b₂、点c₂、点d₂、点e₂、点f₂、点g₂均为相邻两段曲线的公切点。

其中，所述转子1的节圆半径r₁，转子2的节圆半径r₂，转子1和转子2的节圆半径相等，啮合参数传动比i＝r₁/r₂＝1，中心距A＝r₁+r₂＝2r₁。

其中，所述点啮合摆线a₁b₁和点啮合摆线a₂b₂，若在同一坐标系中关于x轴对称，其中点啮合摆线a₁b₁与点a₂啮合，点b₁与点啮合摆线a₂b₂啮合；

点啮合摆线a₁b₁满足下式：

x_ab1＝acost_ab-bcos2t_ab

y_ab1＝-(asint_ab-bsin2t_ab)

点啮合摆线a₂b₂满足下式：

x_ab2＝acost_ab-bcos2t_ab

y_ab2＝asint_ab-bsin2t_ab

其中，点啮合摆线a₁b₁的特点为基圆半径等于节圆1半径即R＝r₁，滚圆半径等于节圆2半径即r＝r₂，则滚圆中心到基圆中心的距离a＝R+r＝A，中心距A已知，摆径b＝R_h，R_h已知，其中R_h为齿顶圆半径；点啮合摆线a₂b₂的参数求取方式相同。

其中，所述的一种双齿爪式泵转子型线，其特征在于，所述齿顶对滚圆弧b₁c₁，圆心在中心点O₁；齿底对滚圆弧b₂c₂，圆心在中心点O₂；

齿顶对滚圆弧b₁c₁满足下式：

x_bc1＝r_bc cost_bc

y_bc1＝r_bcsint_bc

齿底对滚圆弧b₂c₂满足下式：

x_bc2＝(A-r_bc)cost_bc

y_bc2＝(A-r_bc)sint_bc

其中，t_bc∈(0,α₁)；α₁为齿顶对滚圆弧b₁c₁圆弧弧度，α₁已知；齿顶对滚圆弧b₁c₁圆弧半径r_bc＝R_h。

其中，所述齿底对滚圆弧g₁a₁，圆心在中心点O₁；所述齿顶对滚圆弧g₂a₂，圆心在中心点O₂；

齿底对滚圆弧g₁a₁满足下式：

x_ga1＝r_gacost_ga

y_ga1＝r_ga sint_ga

齿顶对滚圆弧g₂a₂满足下式：

x_ga2＝(A-r_ga)cost_ga

y_ga2＝(A-r_ga)sint_ga

其中，t_ga∈(π-α₅，π)；α₅为齿底对滚圆弧g₁a₁圆弧弧度，已知；齿底对滚圆弧g₁a₁圆弧半径r_ga＝2r₁-R_h。

其中，所述销齿圆弧f₁g₁，圆心为O₁g₁与节圆1的交点O_fg；销齿圆弧f₂g₂，圆心为O₂h₂与节圆2的交点；

销齿圆弧f₁g₁满足下式：

x_fg1＝-r₁cosα₅+r_fgcost_fg

y_fg1＝r₁sinα₅+r_fgsint_fg

销齿圆弧f₂g₂满足下式：

x_fg2＝-r₁cosα₅-r_fgcos(t_fg+2α₅)

y_fg2＝r₁sinα₅+r_fgsin(t_fg+2α₅)

其中，t_fg∈(-α₅，α₄-α₅)；α₄为销齿圆弧f₁g₁圆弧弧度，α₄已知；销齿圆弧f₁g₁圆弧半径r_fg＝R_h-r₁。

其中，所述过渡圆弧e₁f₁，圆心在y₁轴与O_fgf₁延长线的交点O_ef，圆弧起点在y₁轴上，即圆弧起点弧度为π/2；圆弧包络线e₂f₂；

过渡圆弧e₁f₁满足下式：

x_ef1＝r_efcost_ef

圆弧包络线e₂f₂满足下式：

其中，t_ef∈(π/2,α₃+π/2)；过渡圆弧e₁f₁圆弧弧度α₃＝∠O₁O_fgO_ef+∠O_fgO₁O_ef＝α₄+π/2-α₅；由△O₁O_efO_fg的正弦定理及相关线段与过渡圆弧e₁f₁圆弧半径r_ef之间的关系知：

其中，所述过渡圆弧c₁d₁，圆心在O₁c₁上，圆弧终点弧度为π/2；圆弧包络线c₂d₂；

过渡圆弧c₁d₁满足下式：

x_cd1＝(r_bc-r_cd)cosα₁+r_cdcost_cd

y_cd1＝(r_bc-r_cd)sinα₁+r_cdsint_cd

圆弧包络线c₂d₂满足下式：

其中，t_cd∈(α₁，π/2)；α₂为c₁d₁圆弧弧度；由△O₁O_efO_fg的正弦定理及线段关系知|O₁e₁|＝|m₁d₁|，其中m₁为d₁O_cd延长线与x₁轴的交点，即解得c₁d₁圆弧半径

其中，所述直线d₁e₁，与过渡圆弧c₁d₁和过渡圆弧e₁f₁均相切，斜率为0；直线包络线d₂e₂；

直线d₁e₁满足下式：

x_de1＝t_de

y_de1＝n

直线包络线d₂e₂满足下式：

其中，t_de∈(0，l)；设点d₁坐标为(m，n)，则m＝0，n＝|O₁O_ef|+r_ef，其中由△O₁O_efO_fg的正弦定理知，

所以d₁e₁直线段长度

通过图2(a)、图2(b)、图2(c)、图2(d)的不同转角下双齿爪式泵转子型线啮合运行状态验证可知，所提出的双齿爪式泵转子型线设计合理，能有效保证运转过程中转子对的正确啮合和较高的容积利用系数，提高爪式泵的性能。

最后应说明的是：本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等统计数的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型。