文/肖 林 涂漢炯
探討與研究
淺談偏心角的選取對羅茨(腰輪)成型的影響
文/肖 林 涂漢炯
氣體羅茨流量計中核心部件——羅茨(腰)轉子的成型因素之一是偏心角。選取不同大小時,得到的結果均不相同,因此需要最優(yōu)化設計。本文淺談偏心角的選取對其成型的影響。
氣體羅茨流量計;偏心角;羅茨(腰)輪
羅茨氣體流量計屬于容積式氣體流量計,它具有準確度高、安裝靈活、節(jié)省空間的特點。其核心部件羅茨(腰輪)轉子在設計時更需要優(yōu)化,保證流量計在運行時的穩(wěn)定性。因為多數流量計均是使用在貿易交接過程中,對精確度要求較高。羅茨(腰輪)轉子作為其核心部件,直接影響到整個流量計的準確度。
羅茨(腰輪)轉子設計時關鍵的一個參數是偏心角,不同的選擇直接影響轉子的肥瘦程度,也影響轉子在計量室中轉動時的干涉及排量問題,那么我們在選擇偏心角時就需要優(yōu)化設計。
根據《齒輪嚙合原理》中對Roots輪的介紹,可知羅茨氣體流量計中的轉子是在Roots輪的基礎上變化而來的,恰好是增加一個偏心角,對Roots中的擺線曲率進行變化。不同的擺線曲率對應不同的偏心角,則嚙合線也不同。
圖1 中可以看出三角形O1C1L1中,a,和q的關系如下:
其中r為滾動圓半徑,兩個羅茨輪轉動時,滾動圓相切轉動。a為擺動圓圓心到基圓圓心的距離,一般按經驗選取,其本身也對羅茨輪的截面曲線有影響,本文不討論。
圖1中,可以看到q一旦確定,擺線圓弧M0M1L1就確定。兩個轉子相互轉動時擺線的軌跡形成包絡線,即是嚙合段。按照Roots輪的推導方式,可以得到以下包絡線方程式:
圖1
至此,羅茨曲線公式確定,為圓弧段M0M1L1及嚙合段組成。由公式(1)和公式(2)可以看出q的選擇直接影響整個羅茨曲線段。
假設r=34,按經驗a=0.8r=27(圓整)
在選取不同的偏心角時,尺寸D、尺寸L都在變化,并有規(guī)律地變化,可以看出都與偏心角的變化相關。
圖2
圖3
圖4
圖5
從理論計算可以得出隨著偏心角逐漸增大,D值都會逐漸減小,直接影響到計量室內腔的加工,在實際加工中發(fā)現D值較大或較小時,加工出來的成品相對于理論值有較大差距,在運行時產生較多干涉點,在合理優(yōu)化后會得到轉動不干涉的曲線。
偏心角越小,則L值也會隨著減小,主要影響排量的大小,因為要考慮到每一種型號的流量計都要有合理的排量,以使資源最優(yōu)化利用。
通過理論與實際加工最后確定選擇q為17o,在腰輪曲線和排量上都十分合理,且直接在加工中心進行加工后不需要進行再次加工,動平衡結束即可進入裝配,大大地提高了效率。
可以看出偏心角的選取對羅茨腰輪的成型至關重要,不僅在曲線及排量上影響較大,在后續(xù)加工中是否干涉也有較大影響。理論曲線與實際曲線有誤差,需要通過選取最優(yōu)參數進行優(yōu)化設計。
(作者單位:重慶耐德工業(yè)股份有限公司)
[1]李特文.齒輪嚙合原理[M].上??茖W技術出版社,1984.
[2]肖立杰.影響羅茨氣體流量計計量準確性的原因分析[J].計測技術,2011,31(1):59~60
[3]郭峰.氣體腰輪(羅茨)流量計噪音的產生與防范[J].燃氣技術