淺談偏心角的選取對羅茨（腰輪）成型的影響

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

1.偏心角的作用

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化，保證流量計在運行時的穩定性。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化設計。

2.偏心角如何影響羅茨曲線

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。

3.偏心角不同選擇的影響

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。

4.結論

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，需要通過選取最優參數進行優化設計。

（作者單位：重慶耐德工業股份有限公司）

［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

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