Винтовые конические роторы компрессора, способ чистовой обработки циклоидальных участков профиля винтовых конических сопрягаемых роторов компрессора и устройство для его осуществления
Изобретение относится к винтовым компрессорам с коническими роторами и позволяет повысить степень сжатия и КПД компрессора, а также повысить технологичность чистовой обработки роторов компрессора. На расположенных под углом, равным углу расположения конических (ведущем и ведомом) роторов в компрессоре, валах 13 и 12 установлены заготовка 7 и инструмент (И) 4 или 5 для обработки соответственно ведущего или ведомого ротора компрессора. Синхронизированное шестеренчатой парой 9 с передаточным отношением, равным передаточному отношению изготовляемых ведущего и ведомого роторов, вращение заготовки 7 передается вращению И 4 или 5 с одновременным поступательным перемещением заготовки 7 и И 4 или 5 вдоль своих осей 8 и 6 в направлении пересечения последних, обеспечиваемым жесткой связью 16, перемещаемой суппортом 15 вдоль винта 14 осевой подачи. После обработки одного из роторов, например, ведущего инструмент и заготовка меняются. Указанные операции, обеспечиваемые перечисленными элементами устройства чистовой обработки ведущего и ведомого роторов в совокупности с тем, что режущие кромки И 4 и 5 выполнены в виде винтовых линий, совпадающих с линиями вершин зубьев соответственно ведомого и ведущего роторов, т.е. сопрягаемых с обрабатываемым, позволяют получить простой, высокотехнологичный процесс чистовой обработки циклоидальных участков профиля винтовых конических сопрягаемых роторов, описываемых в сферическом сечении определенными уравнениями. Профиль роторов компрессора, описанный уравнениями и изготовляемый с достаточной степенью точности при помощи устройства для чистовой обработки указанным выше способом, обеспечивает продольную герметичность сопряжения конических роторов компрессора, что приводит к повышению степени сжатия и КПД компрессора. 3 с.п.ф-лы, 8 ил.
союз советских
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (я)э F 04 С 18/16
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ л и
Фиа 4 (21) 4399331/31-29 (22) 10.02.38 (46) 07.09.90. Бюл. М 33 (71) Республиканский инженерно-технический центр flo восстановлению и упрочнению деталей машин и механизмов СО AH
СССР (72) В.И. Меркулов и В.М. Неэамутдинов (53) 621.514.54(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
N- 1139914, кл. F 04 С 18/16, 1983.
Авторскоесвидетельство СССР . N 1009659, кл. В 23 F 15/02,.1981.
Авторское свидетельство СССР
N 420374, кл. В 21 Н 5/04, 1962. (54) ВИНТОВЫЕ КОНИЧЕСКИЕ РОТОРЫ
КОМПРЕССОРА, СПОСОБ ЧИСТОВОЙ ОБРАБОТКИ ЦИ КЛОИДАЛ ЬН ЫХ УЧАСТКОВ
ПРОФИЛЯ ВИНТОВЫХ КОНИЧЕСКИХ СОПРЯГАЕМЫХ РОТОРОВ КОМПРЕССОРА И
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к винтовым компрессорам с коническими роторами и позволяет повысить степень сжатия и КПД компрессора, а также повысить технологичность чистовой обработки роторов компрессора. На расположенных под углом, равным углу расположения конических (ведущего и ведомого) роторов в компрессоре, валах 13 и 12 установлены заготовка 7 и инструмент (И) 4 или 5 для обработки соответственно ведущего или ведомого ротора компрессора. Синхронизированное шестеренчатой
„„5U„„1590661 А1 парой 9 с передаточным отношением, равным передаточному отношению изготовляемых ведущего и ведомого рЬторов, вращение заготовки 7 передается вращению И 4 или 5 с одновременным поступательным перемещением заготовки 7 и И 4 или 5 вдоль своих осей 8 и 6 в направлении пересечения последних, обеспечиваемым жесткой связью 16, перемещаемой суппортом 15 вдоль винта 14 осевой подачи. После обработки одного из роторов, например ведущего, инструмент и заготовка меняются.
Указанные операции, обеспечиваемые перечисленными элементами устройства чистовой обработки ведущего и ведомого роторов в совокупности с тем, что режущие кромки И 4 и 5 выполнены в виде винтовых линий, совпадающих с линиями. вершин зубьев соответственно ведомого и ведущего роторов, т.е. сопрягаемых с обрабатываемым, позволяют получить простой, высокотехнологичный процесс чистовой обработки циклоидальных участков профиля винтовых конических сопрягаемых роторов, описываемых в сферическом сечении определенными уравнениями. Профиль роторов компрессора, описанный уравнениями и изготовляемый с достаточной степенью точности при помощи устройства для чистовой обработки указанным способом, обеспечивает продольную герметичность сопряжения конических роторов компрессора, что приводит к повышению степени сжатия и
КПД компрессора. 3 с.п. ф-лы, 8 ил.
8 7 1У
1590661
=агсз1п (1 С з1пС
Изобретение относится к компрессоростроению и может быть использовано в вин.товых компрессорах с коническими роторами и в устройствах для чистовой обработки конических винтовых роторов компрессора.
Цель изобретения — повышение степе. ни сжатия и КПД компрессора, повышение технологичности способа и устройства обработки роторов.
На фиг. 1 изображены винтовые конические роторы; на фиг. 2- сечение А-А на фиг.
1; на фиг. 3 — начальные конусы роторов с координатами точки, образующей циклоидальный профиль; на фиг. 4 — устройство для обработки роторов; на фиг. 5 — инструмент для обработки ведущего ротора; на фиг. 6 — разрез Б-Б на фиг. 5; на фиг, 7— инструмент для обработки ведомого ротора; на фиг. 8 — разрез  — В на фиг. 7;
Винтовые конические роторы компрессора представляют собой ведущий 1 и ведомый 2 винты с сопряженными профилями, установленные в корпусе 3 под определен ным углом.
Профиль поперечного сферического сечения ведущего винта является циклоидальным, определяется в сферических координатах и описан уравнениями
9) = Р1-С; а профиль поперечного сферического сечения ведомого винта является также циклоидальным, определяется в сферических координатах и описан уравнениями
@= 8 — ф, а сз1п ) з1п(Мз1п6ЖЫ
sinВ где
5 (п 2 \ 1 stnc
sin 8 cosc cos a $1п с cos !2,! ф |
С = асс 9 (s л(фО)3!л (щ 2) зГп а со@ьц)-соя à н1п уьа авЯд э = Ьо+с;
11,2 — передаточное отношение .числа зубьев ведущего винта 1 к числу зубьев ведомого вйнта 2;
12,1 — передаточное отношение числа зубьев ведомого винта 2 к числу зубьев ведущего винта 1; 1 — угол поворота ведущего вин ra 1;
1р — угол поворота ведомого винта 2;
bo — угол начального конуса ведущего винта 1;
25.
55 с — угол начального конуса ведомого винта 2; а — угол между осями винтов 1 и 2; у — отношение внешнего угла ведущего винта 1 к его внутреннему углу;
rp и  — текущие угловые координаты циклоидального участка профиля винтов 1 и
2 на сферическом сечении.
Начальные конусы винтов 1 и 2 на сферическом сечении радиуса Ro представляют собой начальные окружности с центрами 0> и Oz. Точка m, лежащая на начальной окружности ведомого винта 2, при качении начальной окружности ведомого винта 2 по начальной окружности ведущего винта 1 в сферическом сечении описывает циклоидальный участок профиля зуба ведущего винта 1, описанный указанными уравнениями. Аналогично определен циклоидальный участок профиля зуба ведомого винта 2, Величина Ь (y-1) представляет собой угловую высоту зуба ведущего винта 1.
Передний и задний участки профиля зубьев симметричны. Вершины и впадины между зубьев очерчиваются дугами окружностей, Передаточное отношение 1,д, углы начальных конусов Ьо и с и высота зуба
bo (у- 1 ) выбираются из конструктивных соображений.
Применение циклоидальных в сферическом сечении профилей для конических роторов компрессора позволяет изготовлять профили зубьев роторов с достаточной степенью точности, обеспечивая продольную герметичность сопряжения конических ро ropoe, что приводит к повышению степени сжатия и КПД компрессора.
Способ .чистовой обработки циклоидальных участков профиля винтовых конических сопрягаемых роторов компрессора заключается в том, что коническому инструменту 4 для обработки ведущего винта 1 или коническому инструменту 5 для обработки ведомого винта 2 сообщают вращательное движение вокруг и поступательное перемещение вдоль своей оси 6, а конической заготовке 7 сообщают также вращательное движение вокруг и поступательноЕ перемещение вдоль своей оси 8. Оси 6 и 8 инструмента 4 или 5 и заготовки 7 располагают в одной плоскости под углом, равным углу а между осями изготовляемых роторов 1 и 2 компрессора. Поступательное перемещение инструмента 4 или 5 и заготовки 7 осуществляют в направлении пересечения осей 6 и 8 с равными скоростями.
Скорости вращения заготовки 7 и инструмента 4 или 5 синхронизируют посредством шестеренчатой пары 9 с передаточным
1590661
20
30
40
50 отношением, равным, передаточному отношению 11,г и 12,! изготовляемых роторов 1 и 2.
Указанные операции позволяют осуществить чистовую обработку циклоидальных участков винтовых конических сопрягаемых роторов, профили зубьев которых математически соответствуют укаэанным, простым технологичным способом без применения обкатки специальными фасонными фрезами со сложными относительными перемещениями и копирования.
Устройство 10 для чистовой обработки циклоидальных участков профиля винтовых конических роторов 1 и 2 компрессора включает станину с подшипниками 11 для опирания двух валов 12 и 13, оси 6 и 8 которых пересекаются. На валу 12 установлен конический инструмент 4 или 5, а на валу 13 — коническая заготовка 7. Устройство для чистовой обработки также включает шестеренчатую синхронизирующую пару 9 и устройство для осевого перемещения инструмента 4 или 5. Устройство для осевого перемещения инструмента содержит винт
14 осевой подачи, суппорт 15 и жесткую связь 16, синхрониэирующую перемещение заготовки 7 с перемещением инструмента 4 или 5.
Угол конуса инструмента 4 для обработки ведущего ротора 1 равен углу конуса ведомого ротора 2, а угол конуса инструмента
5 для обработки ведомого ротора 2 равен углу конуса ведущего ротора 1. Режущая кромка 17 инструмента 4 выполнена в виде винтовой линии, совпадающей с линией вершины зубьев ведомого ротора 2, а режущая кромка 18 инструмента 5 также выполнена в виде винтовой линии и совпадает с линией вершины зубьев ведущего ротора 1.
Угол между осями валов 12 и 13 равен углу а установки роторов 1 и 2 в корпусе 3 компрессора.
Устройство для чистовой обработки циклоидальных участков профиля винтовых. конических роторов компрессора работает следующим образом.
Заготовку 7 и инструмент 4 или 5 устанавливают на валах 13 и 12 в крайних левых положениях. При этом суппорт 15 и жесткая связь 16 также находятся в крайнем левом положении. Вал 13 приводится во вращение внешним приводом (не показан), а на вал 12 вращение передается посредством шестеренчатой пары 9. Винт 14 осевой подачи приводится во вращение собственным г!риводом(не показан). Вращение винта 14 осевой подачи преобразуется в поступательное перемещение суппорта 15 в направлении пересечения осей 6 и 8, которое посредством жесткой связи 16 передается одновременно заготовке 7 и инструменту или 5.
За счет непараллельности осей 8 и 6 поступательное перемещение заготовки 8 и инструмента 4 или 5 вдоль своих осей сопровождается перемещением заготовки 7 и инструмента 4 или 5 в радиальном направлении друг к другу.
На циклоидальных участках профиля зубьев заготовки 7 возникает относительная скорость резания по линии контакта поверхности циклоидальных участков зубьев и режущей кромки 17 или 18 инструмента 4 или
5, благодаря чему при наличии усилия в радиальном направлении происходит обработка резанием указанных поверхностей.
Обработка заканчивается, когда заготовка 7 и инструмент 4 или 5 сместятся вправо, на расчетную величину. При этом инструмент 4 или 5 углубляется в заготовку 7 на расчетную величину, а режущая кромка 17 или 18 вырезает в заготовке 7 расчетную поверхность, Затем меняют инструмент и заготовку и изготавливают сопрягаемый ротор.
Имитация в устройстве для чистовой обработки расположением и вращением заготовки 7 и инструментом 4 или 5 расположения и вращения ведомого и ведущего винтов 1 и 2 в компрессоре позволяет производить точную чистовую обработку, обеспечивающую получение конических винтов 1 и 2 с циклоидальным профилем, простым технологичным способом при наличии минимального количества простых элементов устройства, позволяющих обеспечить заданные режимы простейшими передаточными механизмами.
Формула изобретения
1. Винтовые конические роторы компрессора, представляющие собой ведущий и ведомый винты с сопряженными профилями, о т л и ч а ю щ и е с я тем, что, с целью повышения степени сжатия и КПД компрессора, прсфиль поперечного сферического сечения ведущего винта. определенный в сферических координатах, является циклоидальным и описан уравнениями р=р! С;
3!и !2,1 1 з!пс
b = arcsin (sinC а профиль поперечного сферического сечения ведомого винта, определенный в сферических координатах, является также циклоидальным и описан уравнениями р = -р; щ Я,, дд) )
Ь =arcsir! (ыпВ
1590661
Фи,е.1 где
singly 1 1Р ) $4пс
1: "" 1 sin a cosc-cos a sin с сов(4 у>
sIn о в!и i )
В =- агсщ (stïâ cos Ъо -сбв а вТп Еп оф .гд) а=Ьо+с;
Ii,z — передаточное отношение числа зубьев ведущего ротора к числу зубьев ведомого ротора;
1,1 — передаточное отношение числа зубьев ведомого ротора к числу зубьев ведущего ротора;
pz — угол поворота ведомого винта; b0 — угол начального конуса ведущего винта; с — угол начального конуса ведомого винта; а — угол между осями роторов; у — отношение внешнего угла ведущего ротора к внутреннему; р и  — текущие угловые координаты профиля на сферическом сечении. 2. Способ чистовой обработки циклоидальных участков профиля винтовых конических сопрягаемых роторов компрессора, заключающийся в том, что инструменту в виде конического иэделия, соответствующего профилю изготовляемого ротора, сообщают вращательное движение вокруг своей оси и поступательное перемещение вдоль своей оси, а конической заготовке сообщают вращательное движение вокруг своей оси, отличающийся тем, что, с целью повышения технологичности, оси эаготовки и инструмента располагают в одной плоскости под углом, равным углу между осями изготовляемых роторов компрессора, при этом заготовке,сообщают поступатель5 ное перемещение вдоль своей оси в напрпавлении пересечения осей заготовки и инструмента со скоростью, равной скорости перемещения инструмента, а скорости вращения заготовки и инструмента синхрони10 зируют посредством шестеренчатой пары с передаточным отношением, равным передаточному отношению изготовляемых роторов. 3. Устройство для чистовой обработки 15 циклоидальных участков профиля винтовых конических сопрягаемых роторов компрессора, включающее станину с подшипниками для опирания двух валов, оси которых пересекаются и на одном из которых установлен 20 конический инструмент, а на другом — коническая заготовка, шестеренчатую синхронизирующую пару и устройство для осевого перемещения инструмента, о т л и ч а ю. щ е е с я тем, что, с целью повышения 25 технологичности, угол конуса инструмента равен углу конуса ротора, сопрягаемого с обрабатываемым ротором, а режущая кромка инструмента выполнена в виде винтовой линии, совпадающей с линией вершины ЗО зубьев ротора, сопрягаемого с обрабатываемым ротором, причем угол между осями валов равен углу установки роторов в компрессоре, а устройство для осевого перемещения инструмента снабжено жесткой 35 связью, синхрониэирующей перемещение заготовки с перемещением инструмента. 1590661 1590661 Фиа б Фиг. 7 s-s Фиг.8 Составитель С. Калинин Техред М.Моргентал Корректор В.Гирняк Редактор И.Горная Заказ 2622 Тираж 496 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при.ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101
