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圆柱型产品填充粉末料的自动机设计【5张CAD图纸+毕业论文】【答辩通过】

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积分

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关键词：: 圆柱产品填充粉末自动机设计

资源描述：

摘要

螺杆式粉末定量包装机的结构简单，不需要称重装置，充填效率高，应用十分广泛。螺杆式粉末定量包装机中的主要研究对象时螺杆，其主要原理为通过控制螺杆的旋转圈数或旋转时间来控制被充填物料的重量。

本文结合粉末颗粒物料的运动物理性质，首先运用单质点法对粉末颗粒的下料过程利用数学表达式进行了描述，确定单个粒子的下料轨迹方程，并分析了粉末颗粒在xyz三个方向的速度及加速度的变化。研究了运动中的粉末颗粒的受力情况，以及粉末颗粒的受力与螺杆的几何参数关系。其次分析计算阿基米德螺杆旋转时每个螺杆导程所包含物料容积的公式，阿基米德螺杆的轴向剖面是一个梯形，将整个梯形剖面分成两个三角形与一个矩形，利用积分方法分别求出它们的容积相加后即得整个螺杆导程内所包含粉末物料的容积。再次对螺杆充填的理论功率与实际功率做了分析，得到螺杆充填效率的表达式。为了得到较高的螺杆充填效率，综合考虑螺杆的几何参数和螺杆转速之间的关系。

关键词：螺杆式；定量包装机；颗粒物料；

Abstract

The powder quantitative packaging machine is simple, do not need weighing device and, with high filling efficiency,the application has been used widespread.

The screw play an important role in powder quantitative packaging machine. The main principle is that it can control the filling material weight by controlling the lap or rotating time. Based on the basic physics of powder materials properties.Firstly,use the mathematical method to descript the powder particles blanking process, determine the trajectory equation of the single particle materials and analyses powder particles velocity in three directions, that is xyz velocity and acceleration of change.Studied the movement of powder particles between the stress of powder particles and the screw geometry parameter relation. Secondly,analysis and calculate the volume of the Archimedes screw Archimedes screw axial profile is a whole trapezoidal profile trapezoid, will be divided into two triangles and a rectangular,using integral method respectively and ask out their volume, and then adding them, the whole screw palpitation’s volume will be get. Thirdly, analysis the theory of power and actual power,getting auger filling efficiency of expression. In order to get a higher auger filling efficiency,need consider the relationship between the screw speed the screw geometric parameters.

Key words: Screw; Quantitative packaging machine; Particulate material

摘要III

AbstractIV

目录V

1 绪论1

1.1课题的研究内容和意义1

1.2国内外的发展概况1

1.3课题研究目的和意义3

1.4 课题研究的主要内容3

2 粉末充填机总体设计方案5

2.1 引言5

2.2 粉末灌装工艺过程及可行性分析5

2.2.1工艺分析5

2.2.2总体布局5

2.3 总体传动系统6

2.3.1上料系统6

2.3.2计量充填系统6

2.3.3输送系统6

2.3.4自动控制系统6

2.4 粉末物料的基本性质6

2.5 同心旋转形成的涡旋机理6

2.5.1涡旋的定义6

2.5.2螺杆旋转形成的涡旋机理6

2.6 本章小结6

3 粉末颗粒下料的运动分析6

3.1 引言6

3.2 粉末颗粒运动轨迹方程6

3.2.1 研究方法6

3.2.2 速度分析6

3.2.3 轨迹方程6

3.3 粉末颗粒受力分析6

3.4 容积计算6

3.4.1 研究方法6

3.4.2 展开高度6

3.4.3 三角形区域的容积6

3.4.4 矩形区域的容积6

3.5 本章小结6

4 螺旋输送机结构设计6

4.1 螺旋输送机的简介6

4.2 旋输送机总体结构设计6

4.2.1 电机的选择6

4.2.2 输送机的螺旋直径和螺旋轴的转轴6

4.2.3 螺旋输送机的功率计算和驱动装置的型号选择6

4.2.4螺旋叶片的表面展开尺寸6

4.3 驱动端装置设计6

4.3.1 驱动端轴的最小直径的确定6

4.3.2 驱动轴的结构设计6

4.4 中间轴承装置6

4.5 尾端装置的设计6

4.5.1计算轴的最小直径6

4.5.2 尾端轴的结构设计6

4.6 驱动装置和尾端装置轴的校核6

4.6.1 驱动装置的受力分析6

4.6.2 前端轴的校核6

4.6.3 尾端轴的校核6

5带式输送机结构简介6

5.1带式输送机的应用6

5.2带式输送机的工作原理6

5.3传动形式与驱动装置6

5.3.1 传动形式的选择6

5.3.2 驱动装置的选择6

6 结论与展望6

6.1总结6

6.2问题与展望6

致谢6

参考文献6

1 绪论

1.1课题的研究内容和意义

最近几年，国内经济飞速发展，大力发展自主知识创新，对积极研发高速度高精度的新产品产生了重要的影响。我国在粉末定量包装设备的发展方面相对滞后，虽然自动粉末定量充填包装机技术在我国从八十年代开始发展了将近二十年，发展逐渐壮大，在粉末定量充填的技术上发展已经趋于成熟，可自主生产，不再依赖于进口，但是生产规模较小，产品结构的设计和自主研发环节的能力非常薄弱[1]。之前由于我国经济发展较慢、技术水平不高，粉末定量包装行业长期处于生产效率低下的发展困境，大部分企业仍然是借鉴国外的先进技术和管理经验模式，以此降低生产成本，提高利润。

但随着社会的进步，人民对生活水平要求也不断提高，生活品质也不断提高，尤其在我国进入WTO之后[2]，企业经济不断发展，各个企业面临相互间更大的竞争压力，因此在商品的包装方面，要求也越来越高。其中，比如，我们每天都用到的食盐、糖等日用品，还有洗衣粉、化肥等生产用品，以及病人经常用到的药品和营养食品等都是粉末状物料，粉末颗粒状物料与工农业生产和我们的日常生活密切相关，这些粉末料都需要按各种规格进行定量充填和包装。因此，大力发展粉末料的自动充填机对我国的经济发展有着战略意义。

由于我们国家人口较多，对粉末充填包装商品的消耗量无疑是巨大的，而我国的包装产品发展与国外相比还有一定的差距，因此大多依赖进口，但如果单纯依靠先进的进口设备，成本就会增加，这使我国很多小包装生产企业都难以承受。因此，我们需要大力发展先进的包装科技，加强包装新材料的研发和应用，提高机器零件的加工工艺水平，保证定量充填包装商品的精度，注意减少对自然环境的破坏，保证被包装商品的卫生安全，开发出运行可靠、定量精确、生产效率高的自动定量充填机，提高整个粉末定量包装机械行业的发展水平，满足我国广大的市场需求，争取在广阔的国际市场中占有一席之地[3]。

1.2国内外的发展概况

广阔的市场，繁华的街道，粉末包装机默默的为各行业提出最好的帮助。随着国际科技的发展，日新月异的产品陆续迈向了市场，包装设备也不例外，为适应市场的巨大变化，粉末包装机时刻站在市场的前列，不断创新，先从自身做起，重抓技术和产品质量，开拓先河[4]。目前，国内对塑料挤出机螺杆和食品挤压或者食品膨化螺杆研究较多，而对于充填螺杆的研究相对较少。螺杆的精确加工可以保证螺杆的精度，对充填精度的提高有很大帮助。

改革开放以来，随着大量成套设备的引进及国际间经济技术交流活动的开展，我国科技工作者对我国粉体包装机械给予了足够的重视。现在我国已经能自行设计制造出多种大、中、小型粉体包装机械。除了各种自动计量充填机外，自动制袋、自动上袋、封口或缝口、印字，集装等机械也造出了样机。有的小袋自动包装机质量很好，不仅能满足国内市场需要，而宜还能出口，在国际上受到了好评。有的包装机的技术性能已赶上当代国际先进水平。但总的来看，在这一领域我国与发达国家的差距还较大。主要表现在[5]：

1、科研水平低。我国对粉体物性的测试缺乏现代化的仪器设备，缺乏专业人才。开展学术研究和交流活动也较差。我们在研制这类机械时往往不得不用实际产品做试验，反复多次，费功、费时、费钱。效果还不理想，使产品的研制周期拖长。

2、自动化程度低。近几年来，许多单位只着重进行了自动计量充填机的研制，缺乏对包装自动线的研制。

3、设备成套性差。机械中的元件、器件或辅助机械往往配套难。如近年来引进了国外气缸制造技术但引进的气缸接口为英制螺纹，在国内难以选购到适合的气路接头。又如气缸用的关节轴承也难以选购到相配的产品。还有，有很多厂生产环带式热封机，但是很难找到能直接用在包装自动线上的热封机。

4 、品种规格少。粉体的种类很多，物理性能差别很大，不可期望研制出一种万用型粉体自动计量充填机，只能针对具体对象采用具体的解决办法，以满足各类用户的不同需要。现在不仅品种少，规格也少，例如计量在1 -10 k g 之内的粉体自动充填机国内还是空白。

5、专业化程度差。现在有许多国产机型刚刚研制出样机，没有改进定型，没有专业化厂家生产，因此外形设计及制造工艺水平较低。

6、设计方式落后。包装机械行业现在还没有普遍采用计算机辅助设计技术，设计周期长，对市场的应变能力差。

7、元件器件质量差。国产元件、器件的质量一般都比进口件差，以电子秤用的称重传感器为例，国外的产品能用数年不坏，国产件则远不如它。

8、产品的耐用性、可靠性有待提高。

9、对自动包装机的使用管理方式也落后。国内用户仍然轻视包装作业，不设立专门的技术总管人员，硬将机电一体化的包装机分成几个部分交几个部门分别管理。而且维护人员往往不进行运行前的检查和调整，要等机器用坏了才来修理。这样的管理方式是很难保证机电一体化产品的正常运行的。

为了提高皮带传动精度、准确地控制螺杆转数，采用齿形带传动。小带轮为塔形结构，调整齿形带在带轮上的位置，即可调整计量螺杆的转数。为了进一步提高计量精度，采用螺杆加光电码盘的计量方式。搅拌电机动力通过减速器后，由链传动副传至搅动杆，用来破坏料斗中物料的应力分布，改善物料流动状态，稳定物料进人螺杆时的堆积密度，以提高计最精度。计量电机通过小带轮使大带轮转动，光电码盘同时转动。当计量开始时，电磁离合器接受信号，于是与螺旋轴连在一起的离合器和大带轮吸合，螺旋轴转动。当计量螺旋轴及光电码盘转过预定圈数满足计量要求时，对电气控制系统发出信号，离合器与大带轮脱开，制动器同时制动，计量与充填过程结束。

我国粉末包装机在市场中占有重要地位，但是暂时还没有完全取代过去的一些传统的设备，主要还是因为思想先进但是技术落后，一些陈旧的设备在很大程度上制约着包装机械的进步，很多企业已经在尝试研发新的粉末包装机，但是并没有从根本上改变设备的性能，无非是外型上发生了变化，内部还是原来的材料和装备，这种做法根本无法改变发展现状，想发展就必须彻底改变。

粉体是指固体仰料的粒度在1mm 以下的集合体。在食品、化工、建材等许多行业中常常需要进行粉体或粉粒混合物的计量和包装作业二过去靠人工操作不仅劳动强度大，而且飞杨的粉尘污染环境，有损操作人员的健康，尤其是有毒性粉尘危害更加严重。况且人工操作时计量往往不准确，难免有些散失，有些较贵重的粉体因此造成的经济损失和能源消耗是相当大的。在发达国家中，随着生产的发展及科学技术的进步，这类作业已经实现了自动或半自动的机械化生产。

国外的粉体自动计量充填机在朝着高精度，高速度、高自动化、高可靠性方向发展[6]。一方面不断改进已有机型，另一方面也在按市场需要研制新的机型.其重要的技术措施是尽量利用成功的经验，尽量采用先进技术开展科学研究，改进制造工艺，不仅追求优良的技术性能，而且外观质量和造型设计也很讲究。国外在包装机械设计中较普遍地运用了计算机辅助设计技术，再加上自成体系的标准化工作，所以对市场需求反应较灵活，能较快地设计并制造出新的机型以满足各类用户的不同需要。

1.3课题研究目的和意义

近年来，随着人民生活水平的不断提高及世界著名食品公司不断进入中国市场，我国奶粉和高质量、高营养的蛋白粉等粉料类食品消耗量与日俱增，粉料加工行业发展速度日益加快。与此相适应，人们越来越注重食品安全，包装塑料袋对人体危害较大，因此有着替代塑料袋包装趋势的铁罐包装逐渐拥有越来越高的市场占有率。传统的半自动灌装机多为台式机型，结构简单，只能实现称量过程自动化，其它过程都靠手工完成，生产效率低，经济利益也较低，只能用于小规模生产，不能满足大规模的生产要求。

目前我国市场上的粉末罐装产品占有率逐年飙升，已经达到了百分之七十左右，面对如此多的罐装商品，罐装商品的质量和定量问题也同样值得关注。然而，有调查显示罐装商品的定量问题十分严重 [7]。一些较为贵重的罐装商品存在的问题更为严重，比如茶叶、奶粉等。为什么定量包装商品会存在如此严重的亏量，究其原因，除了有些生产企业投机取巧获取非法利润外，包装设备落后则是主要原因。

我国的灌装机械行业，在经历了七十年代起步，八十年代发展和九十年代实现高速增长，在国家和有关政府主管部门的支持下，经过全行业的努力，初步形成了门类比较齐全、品种基本配套的产业。随着相关行业的迅速发展，已形成一批重点骨干企业，形成了一批既能满足国内需求，又有部分畅销国外的优势产品。

最近几年，我国部分大型企业的定量包装技术有了较快的发展，但大多数中小型企业，依然存在生产设备差、生产技术水平低等现象，造成产品运行不稳定，产品质量得不到保障，产品性能单一，在国际市场上缺乏竞争力[8]。早在九十年代初期，发达国家的小称量定量包装机械发展迅猛，日本、德国、美国和意大利四国共同垄断了世界上大约四分之三的包装机械产品，技术含量也越来越高。我国虽然由于人口众多，发展成生产包装机械的大国，但并没有成为生产包装机械的强国，技术水平相对落后，在机械的设备、质量等很多方面跟发达国家还有一定的差距。因此我国面对如此严峻的发展形势，需要积极开发研究定量充填包装技术。本文即是对容积式定量充填包装技术常用的一种方式—螺杆式定量充填技术的研究。

1.4 课题研究的主要内容

本课题针对粉末料利用螺杆充填下料的问题，主要研究分析螺杆的各个参数对充填的影响，找出粉末颗粒在螺杆下料过程中的运动轨迹，建立数学模型，对螺杆设计提供理论指导，还有粉末料的输送机的设计以及罐体输送机的设计。

本课题具体研究内容如下：

（1）研究螺杆式充填机的总体设计结构，然后对关键结构进行设计计算。

（2）根据螺杆的受力情况及运动轨迹方程，对螺杆充填的效率进行分析，通过效率分布曲线确定出较好的螺杆转速范围及螺旋升角。

（3）对粉末料的送料机构进行设计，包括电机的选择以及驱动装置的设计。

（4）对圆柱型罐体输送机进行设计，即皮带输送机的设计。

全部文件.gif

总装图A0.gif

带式输送机A1.gif

定量给料机A0.gif

螺旋片A2.gif

螺旋送料机A1.gif

内容简介：: 编号无锡太湖学院毕业设计（论文）相关资料题目：圆柱型产品填充粉末料的自动机设计信机系机械工程及自动化专业学号： 0923145学生姓名：杨文浩指导教师：何雪明（职称：副教授）（职称：）2013年5月25日目录一、毕业设计（论文）开题报告二、毕业设计（论文）外文资料翻译及原文三、学生“毕业论文（论文）计划、进度、检查及落实表”四、实习鉴定表无锡太湖学院毕业设计（论文）开题报告题目：圆柱型产品填充粉末料的自动机设计信机系机械工程及自动化专业学号： 0923145 学生姓名：杨文浩指导教师：何雪明（职称：副教授）（职称：）2012年11月25日课题来源自拟科学依据（包括课题的科学意义；国内外研究概况、水平和发展趋势；应用前景等）（1）课题科学意义我国在定量包装设备的发展方面相对滞后，虽然自动定量充填包装技术在我国发展了将近二十年，从八十年代开始，发展壮大，在定量充填的某些技术方面上发展比较成熟，但是国内的定量充填设备生产企业大部分以小规模为主，产品设备的设计和自主研发环节非常的薄弱。定量包装行业在过去长期处于一种生产效率低下、关键技术不高的状况，相当一部分企业的经验模式仍然是照搬照抄国外先进技术，以此降低生产成本。还有很多家庭作坊式的小企业依然依赖一套图纸生存，从不投资研发，这种单纯的追求降低成本的发展模式，导致同行业之间互相抄袭，没有自主知识产权，严重破坏国内市场秩序。因此，我们当前的任务比较艰巨，需要加大科研开发的力度，努力采用自动化控制技术和实现机电一体化作业，提高机器零件的加工工艺水平，尽量保证定量充填包装商品的准确度，加强包装新材料的研发和应用，保证被包装商品的卫生安全，注意减少对自然环境的破坏，注意包装材料的二次利用，开发出运行可靠、定量精确、生产效率高的自动定量充填机，改变整个定量包装机械行业的低水平发展，满足我国广大的市场需求，积极拓展更加广阔的国际市场。（2）粉末填充机的研究状况及其发展前景我国粉末包装机在市场中占有重要地位，但是暂时还没有完全取代过去的一些传统的设备，主要还是因为思想先进但是技术落后，一些陈旧的设备在很大程度上制约着包装机械的进步，很多企业已经在尝试研发新的粉末包装机，但是并没有从根本上改变设备的性能。改革开放以来,随着大量成套设备的引进及国际间经济技术交流活动的开展, 我国科技工作者对我国粉体包装机械给予了足够的重视。现在我国已经能自行设计制造出多种大、中、小型粉体包装机械。除了各种自动计量充填机外，自动制袋、自动上袋、封口或缝口、印字，集装等机械也造出了样机。有的小袋自动包装机质量很好，不仅能满足国内市场需要，而宜还能出口，在国际上受到了好评。有的包装机的技术性能已赶上当代国际先进水平。但总的来看，在这一领域我国与发达国家的差距还较大。研究内容研究粉末颗粒中的某一粒子在螺杆下料过程中的运动轨迹，通过数学方程描述其运动轨迹。建立数学模型，数学模型主要描述粒子在运动过程中的速度变化和加速度变化。根据螺杆的运动轨迹方程及受力情况，对螺杆充填的效率进行分析，通过效率分布曲线确定出较好的螺旋升角及螺杆转速范围。将粉末颗粒物料假设为流体，研究螺杆充填的机理。拟采取的研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析（1）技术路线首先研究粉末颗粒中的某一粒子在螺杆下料过程中的运动轨迹，通过数学方程描述其运动轨迹，建立数学模型，数学模型主要描述粒子在运动过程中的速度变化和加速度变化。其次根据螺杆的运动轨迹方程及受力情况，对螺杆充填的效率进行分析，通过效率分布曲线确定出较好的螺旋升角及螺杆转速范围。（2）研究方法根据螺杆的运动轨迹方程及受力情况，对螺杆充填的效率进行分析。对实验数据进行分析处理，为粉末填充机的工作机构动力学模型、进行仿真与分析作了必要的准备。（3）可行性分析通过数学方程描述其运动轨迹，建立数学模型的方法运用成熟，因此是可行的。研究计划及预期成果研究计划：2012年11月12日-2012年11月16日：学习并翻译一篇与毕业设计相关的英文材料2012年11月20日-2013年1月20日：按照任务书要求查阅论文相关参考资料，填写毕业设计开题报告书。2013年1月25日-2013年2月10日：填写毕业实习报告。2013年2月20日-2013年3月10日：按照要求修改毕业设计开题报告。2013年3月19日-2013年3月30日：根据开题报告完成任务书。2013年4月1日-2013年4月30日：完成总装图及零件图的绘制。2013年4月30日-2013年5月25日：毕业论文撰写和修改工作。预期成果：我国市场前景广阔，产品质量性能逐渐满足要求，因此产品的发展必须由单纯的追求技术上的完善，转向产品外观质量的提高，放到与技术改进放到同等重要的位置，通过本课题的研究，产品必定以合理的色彩以及人性化的结构方式提高自己的附加值，吸引到更多地客户，加大自己产品的市场占有率，提高在行业中的竞争力。本文中对充填过程分析所使用的另外一个重要方法是流体力学法，因此了解粉末颗粒物料的基本性质对充填过程的分析还是有很大帮助的。特色或创新之处本课题采用实体建模的方式对设计结构进行强度分析。利用积分法对结构进行强度、刚度分析，其结构比常规的解析法更准确、可靠。已具备的条件和尚需解决的问题实验方案思路已经非常明确，已经具备建立仿真模型的能力。传动系统的研究还不够完善。指导教师意见指导教师签名：年月日教研室（学科组、研究所）意见教研室主任签名：年月日系意见主管领导签名：年月日中文译文2螺杆压缩机的几何形状 (2.12) 简介部分A1D1在主转子的圆形半径，0T2。 (2.13) C1D1段出现作为一个次摆线在主转子所产生的圆的半径r4在大门口转子。曲线是从门转子坐标通过相同的啮合过程。圆C2D2是：（2.14）现在，当主旋翼的所有片段都是已知的，它们被用来作为源曲线。门转子叶现在会被完全产生在上一节中描述的啮合过程。虽然本质上是简单的，演示文件包含所有功能用现代的螺杆转子型线。压力角同时，扁平和圆形轮廓的裂片不为零。这是至关重要的成功的制造。轮廓由曲线和不产生点。这进一步增强了其可制造性。通过改变其参数，C，R，R0，R2，R3和R4，各种曲线可以产生，一些正栅极转子力矩，有的适合低压力比，和其他人高压缩比压缩。配置文件是完全计算机化，可以用于演示，教学和发展的目的。2.4.2 SKBK剖面图2.6 SKBK剖面 1977 SKBK剖面是第一个在公开的俄罗斯文献中出现的现代的轮廓，如图2.6所示。简介了相同的布局和序列段，除了演示文件事实上，R2和R3线段所取代AB和AF的产生。这可以很容易地实现如果在演示型R2和R3趋于零。同样的演示文件，SKBK型材偏心圆在主旋翼的圆形叶，给出了压力角不同在节圆的面积为零。这进一步使其易于制造和栅极转子力矩的稳定性。这一特点的SKBK简介已经至少出版了五年前的开关磁阻电机转子的专利“D”它声称相同的特征。然而，由于在平面叶边主门转子由点和在栅极和主要产生转子分别从E位于栅极转子的齿圈，在节圆上的压力角的平面侧为零。这是不允许的通过铣削或磨削除非型材制造该剖面。2.4.3傅声简介图 2.7 傅声剖面傅声曲线，如图2.7所示，是几乎一样的示威者，但有一个特点。线段AB是一个椭圆。2.4.4“超”的文件“超”的配置文件几乎是为傅声分布相同，除了线段AB，这是在主转子代替椭圆双曲线傅声原来的轮廓。然而，尽管有这样的一个小的差异，“超”是一个更好的轮廓给较大的螺杆压缩机的位移，一较短的密封线和较强的转子叶栅。日立的轮廓有相同的布局为“超”的文件。2. 4 .5“”剖面“”是一个相对旧的配置文件。它诞生于20世纪年底年代作为对SRM授予独占许可证的Aerzener德国。其他的德国汽车制造商,如GHH和凯瑟尔因此,需要开发自己的配置文件。“”,显示在图。2.8是一个美丽的和高效的配置文件。然而,新的和更好的资料现在可用。平面一侧的“”叶一样的示威者概要文件,但是圆边的概要文件生成从平面侧的信封的圆圈,它涉及平面和圆边,半径的提前给予。这是一个可以接受的方法配置生成的如果没有更多的一般是已知的,但严重限制了生成过程。有几个修改“”剖面。其中的一个,这是这里提出,由一条直线圆边的BC2大门口转子。这种改性大大提高了剖面,它是比原来少有限。图2.8 西格玛剖面2.4.6“气旋”剖面“气旋”显示在图2.9是一个概要文件由康普艾开发。布局和序列的剖面段没有完全不同的演示,但“气旋”介绍了parabolae代替圈在公元前片段,GH和JH。的一个有趣特性“气旋”剖面是“负面”转矩在大门口转子导致转子接触的平面一边的转子。图2.9 Cyclon概况2 .4 .7对称剖面对称剖面,显示在图。2.10是非常简单的,由三个圈主转子在中心位置无论是在转子中心或在节圆的主要转子。因为圈主转子与转子中心的中心要么或节圆,他们只生成圈了门转子与中心无论是在转子中心,或在转子齿节圆。因此不足为奇的是这是第一次吗螺杆转子概要文件生成过。段D1E1是一个圆的半径r1w与其中心r0的转子轴,而段E1F1是一个圆的半径r0的。段F1A1是一个圆圈的半径r。两个,最后两段有其中心在转子螺距圆。进一步段类似于给定的对称。图2.10 对称圆形轮廓有一个巨大的对称剖面面积不包括它从水中憋气任何压缩机应用程序中一个高或中度压力比是涉及。然而,对称剖面表现令人惊奇的好低压力压缩机的应用程序。更详细的圆形轮廓可以发现在马戈利斯,1978.2 4 8 SRM”“剖面“一个”的SRM概要显示在图2.11。它保留了所有有利的特性的对称剖面喜欢它的简单,同时避免其主要缺点,即大水中憋气区。主要的目标是降低了气孔面积是通过允许提示点的主要和门转子产生他们的同行,trochoids在门和主旋翼分别。“一个”剖面主要由转子和圈了门一行通过大门口转子轴。主曲线的设置包括:D2C2,这是一个圆形的门转子与中心门口节圆,C2B2,这是一个圆在大门口转子,该中心位于外的节圆区域。这是一个新的功能实施的一些问题在一代的主旋翼同行,因为数学用于配置生成当时通用传动装置不足。这偏心保证压力角的转子球不同于零,导致它的易于制造。段是一个圆形的英航转子以其中心门在节圆。扁平的叶边的主要和门出现生成hypocycloids epi /由分G和H的门主转子分别。是一个径向线GF2门口的转子。这带来了同样的制造业的好处前面提到的圆偏心在对面的叶侧。F2E2是一个圆的中心在大门口音高和最后,E2D2是一个圆的中心在门轴。更多的细节在”一个“剖面将被Amosov et al出版。1977和剩余的,1979。“A”配置文件是一个很好的例子,一个好的和简单的想法如何进化成一个复杂的结果。因此,“A”剖面是不断遭受这导致变化的“C”剖面。这主要是生成改善剖面可制造性。最后,一个完全新的配置文件,“D”剖面生成了一个新的发展介绍在剖面传动装置和增加门转子扭矩。尽管其最终形式的复杂性的“A”剖面出现的最受欢迎的螺杆压缩机剖面,特别是在其专利过期。图 2.11 “A”概要SRM2. 4 .9 SRM“D”剖面SRM的“D”剖面,显示在图2.12,生成完全由圆圈从转子的中心距圈。类似于示威者,C2D2是一个偏心圆的半径r3上大门口转子。B1C1是一个偏心圆的半径r1,再加上小圆弧的半径A1J1 r2,位置在主转子。G2H2是一个小圆弧转子和E2F2的门是一个圆弧的门转子。F2G2是一个相对大的圆弧转子产生的门相应的曲线的最小曲率在主转子。两个圆弧,B2C2和F2G2确保大曲率半径的节圆面积。这避免了高应力在转子接触区。图 2.12 SRM“D”剖面2.4.10 SRM“G”剖面“G”概要的介绍,并通过SRM在年代末作为替换为“D”转子和图2.13所示。相比“D”的“G”转子,转子具有独特特征的两个额外的圆圈两叶的齿顶区域的主旋翼,靠近节圆。这个特性提高了转子接触,此外,生成较短密封线。这可以从图2.13,一个转子具有“G”剖面只有在它的平的面特征通过段提出了H1I1。图 2.13 SRM“G”剖面2. 4 .11城市“N”架产生转子剖面“N”是计算转子架代过程。这种区分他们从任何其他人。在这种情况下,大水中憋气区,这是一个特点生成齿条的转子,是克服通过生成高压力侧架通过转子共轭过程。这削弱了单一的适当的曲线放在架子上。这样一架然后用于分析两个主要的和门的转子。该方法及其扩展使用通过作者创建许多不同的转子概要,其中一些使用通过Stosic et al。,1986年,Hanjalic和Stosic,1994。其中一个应用程序的架在Stosic描述生成程序,1996。下面是一个简短的描述生成一架“N”转子剖面,典型的家庭的转子概要设计高效的压缩空气,常见的制冷剂和一系列过程气体。生成的转子通过组合架转子一代的过程,它的特点是这样的它可以很容易地修改进一步优化性能对于任何特定的应用程序。英文原文2 Screw Compressor Geometryx01 = (r1i r3) cos 2 + r3 cos ty01 = (r1i r3) sin2 + r3 sin t (2.12)Profile portion A1D1 is a circle of radius r2 on the main rotor, 0 t 2.x01 = r1e r2 cos ty01 = r2 sin t (2.13)Segment C1D1 emerges as a trochoid on the main rotor generated by the circle of radius r4 on the gate rotor, 4 1 t 1. The trochoid is obtained from the gate rotor coordinates through the same meshing procedure.The circle C2D2 is:x02 = (r2e r4) cos 1 + r4 cos ty02 = (r2e r4) sin1 + r4 sin t (2.14)Now, when all the segments of the main rotor are known, they are used as source curves. The gate rotor lobe can now be generated completely by the meshing procedure described in the previous section. Although essentially simple, the Demonstrator profile contains all the features which characterize modern screw rotor profiles. The pressure angles on both, the flat and the round profile lobes are not zero. This is essential for successful manufacturing. The profile is generated by the curves and not by points. This further enhances its manufacturability. By changing its parameters, C, r, r0, r2, r3 and r4, a variety of profiles can be generated, some with positive gate rotor torque, some suitable for low pressure ratios, and others for high pressure ratio compression. The profile is fully computerized and can be used for demonstration, teaching and development purposes.2.4.2 SKBK ProfileAmosovs 1977 SKBK profile is the first modern Russian profile to be published in the open literature and it is shown in Fig. 2.6. The profile has the same layout and sequence of segments as the Demonstrator profile apart frothe fact that the circles r2 and r3 the substituted by cycloids and the segments AB and AF are generated by point generation. This can be readily achieved if r2 and r3 in the Demonstrator profile tend to zero. Similarly to the Demonstrator profile, SKBK profile has an eccentric circle on the round lobe of the main rotor, which gives a pressure angle far different from zero in the pitch circle area. This further ensures both its ease of manufacture and the gate rotor torque stability. This characteristic of the SKBK profile was published at least five years prior the SRM “D” rotor patents which claimed the same feature. However, since the flat lobe sides on the main and gate rotors are generated by points E and A on the gate and main rotor respectively and since E is positioned on the gate rotor pitch circle, the pressure angle at the pitch circle on the flat side is zero. This does not allow manufacturing of this profile by milling or grinding unless the profile is modified.Fig. 2.6. SKBK ProfileFig. 2.7. Fu Sheng Profile2.4.3 Fu Sheng ProfileThe Fu Sheng profile, as shown in Fig. 2.7, is practically the same as the Demonstrator, but has one distinguishing feature. The segment AB is an ellipse.2.4.4 “Hyper” ProfileThe “Hyper” profile is virtually the same as the Fu Sheng profile, apart from the segment AB, which is a hyperbola on the main rotor instead of the ellipse of the original Fu Sheng profile. However, despite such a small difference, the “Hyper” is a better profile giving larger screw compressor displacement, a shorter sealing line and stronger gate rotor lobes. The Hitachi profile has the same layout as the “Hyper” profile.2.4.5 “Sigma” ProfileThe “Sigma” is a relatively old profile. It was developed in the late nineteen seventies as a response to SRM awarding an exclusive licence to Aerzener in Germany. Other German manufacturers, such as GHH and Kaeser, therefore, needed to develop their own profiles. The “Sigma”, shown in Fig. 2.8 is a beautiful and efficient profile. However, new and better profiles are now available. The flat side of the “Sigma” lobe is the same as that of the Demonstrator profile, but the round side of the profile is generated from the flat side by an envelope of circles, which touch both the flat and the round sides, the radii of which are given in advance. This is an acceptable method of profile generation if nothing more general is known, but seriously limits the generation procedure. There are several modifications of the “Sigma” profile. One of these, which is presented here, comprises a straight line BC2 on the round side of the gate rotor. This modification significantly improves the profile, which is less limited than the original.Fig. 2.8. Sigma Profile2.4.6 “Cyclon” ProfileThe “Cyclon” shown in Fig. 2.9 is a profile developed by Compair. The layout and sequence of profile segments are not so different from the Demonstrator, but the “Cyclon” introduces parabolae instead of circles in segments BC, GH and JH. One of the interesting features of the “Cyclon” profile is the “negative” torque on the gate rotor which results in rotor contact on the flat side of the rotors.Fig. 2.9. Cyclon Profile2.4.7 Symmetric ProfileThe Symmetric profile, shown in Fig. 2.10 is very simple and consists of three circles on the main rotor with centres positioned either on the rotor centre or on the pitch circle of the main rotor. Since the circles are on the main rotor with centres either at the rotor centre or on the pitch circle, they only generate circles on the gate rotor with centres either in the rotor centre, or on the rotor pitch circle. Is is therefore not surprising that this was the first screw rotor profile ever generated.Segment D1E1 is a circle of radius r1w r0 with its centre on the rotor axis, while segment E1F1 is a circle of radius r0. Segment F1A1 is on a circle of radius r. Both, the last two segments have their centres on the rotor pitch circle. Further segments are symmetrically similar to the given ones.Fig. 2.10. Symmetric Circular ProfileThe Symmetric profile has a huge blow-hole area which excludes it from any compressor application where a high or even moderate pressure ratio is involved. However, the symmetric profile performs surprisingly well in low pressure compressor applications. More details about the circular profile can be found in Margolis, 1978.2.4.8 SRM “A” ProfileThe SRM “A” profile is shown in Fig. 2.11. It retains all the favourable features of the symmetric profile like its simplicity while avoiding its main disadvantage, namely, the large blow-hole area. The main goal of reducing the blow hole area was achieved by allowing the tip points of the main and gate rotors to generate their counterparts, trochoids on the gate and main rotor respectively. The “A” profile consists mainly of circles on the gate rotor and one line which passes through the gate rotor axis. The set of primary curves consists of: D2C2, which is a circle on the gate rotor with the centre on the gate pitch circle, and C2B2, which is a circle on the gate rotor, the centre of which lies outside the pitch circle region. This was a new feature which imposed some problems in the generation of its main rotor counterpart, because the mathematics used for profile generation at that time was insufficient for general gearing. This eccentricity ensured that the pressure angles on the rotor pitches differ from zero, resulting in its ease of manufacture. Segment BA is a circle on the gate rotor with its centre on the pitch circle. The flat lobe sides on the main and gate rotors were generated as epi/hypocycloids by points G on the gate and H on the main rotor respectively. GF2 is a radial line at the gate rotor. This brought the same benefits to manufacturing as the previously mentioned circle eccentricity on the opposite lobe side. F2E2 is a circle with the centre on the gate pitch and finally, E2D2 is a circle with the centre on the gate axis.More details on the “A” profile are published by Amosov et al., 1977 and by Rinder, 1979.The “A” profile is a good example of how a good and simple idea evolved into a complicated result. Thus the “A” profile was continuously subjected to changes which resulted in the “C” profile. This was mainly generated to improve the profile manufacturability. Finally, a completely new profile, the “D” profile was generated to introduce a new development in profile gearing and to increase the gate rotor torque.Despite the complexity of its final form the “A” profile emerged to be the most popular screw compressor profile, especially after its patent expired.2.4.9 SRM “D” ProfileThe SRM “D” profile, shown in Fig. 2.12, is generated exclusively by circles with the centres off the rotor pitch circles. Similar to the Demonstrator, C2D2 is an eccentric circle of radius r3 on the gate rotor. B1C1 is an eccentric circle of radius r1, which, together with the small circular arc A1J1 of radius r2, is positioned on the main rotor. G2H2 is a small circular arc on the gate rotor and E2F2 is a circular arc on the gate rotor. F2G2 is a relatively large circular arc on the gate rotor which produces a corresponding curve of the smallest possible curvature on the main rotor.Both circular arc, B2C2 and F2G2 ensure a large radius of curvature in the pitch circle area. This avoids high stresses in the rotor contact region.Fig. 2.11. SRM “A” ProfileFig. 2.12. SRM “D” Profile2.4.10 SRM “G” ProfileThe “G” profile was introduced by SRM in the late nineteen nineti

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