浅谈偏心角的选取对罗茨（腰轮）成型的影响

文/肖 林 涂汉炯

探讨与研究

浅谈偏心角的选取对罗茨（腰轮）成型的影响

文/肖 林 涂汉炯

气体罗茨流量计中核心部件——罗茨（腰）转子的成型因素之一是偏心角。选取不同大小时，得到的结果均不相同，因此需要最优化设计。本文浅谈偏心角的选取对其成型的影响。

气体罗茨流量计；偏心角；罗茨（腰）轮

1.偏心角的作用

罗茨气体流量计属于容积式气体流量计，它具有准确度高、安装灵活、节省空间的特点。其核心部件罗茨（腰轮）转子在设计时更需要优化，保证流量计在运行时的稳定性。因为多数流量计均是使用在贸易交接过程中，对精确度要求较高。罗茨（腰轮）转子作为其核心部件，直接影响到整个流量计的准确度。

罗茨（腰轮）转子设计时关键的一个参数是偏心角，不同的选择直接影响转子的肥瘦程度，也影响转子在计量室中转动时的干涉及排量问题，那么我们在选择偏心角时就需要优化设计。

2.偏心角如何影响罗茨曲线

根据《齿轮啮合原理》中对Roots轮的介绍，可知罗茨气体流量计中的转子是在Roots轮的基础上变化而来的，恰好是增加一个偏心角，对Roots中的摆线曲率进行变化。不同的摆线曲率对应不同的偏心角，则啮合线也不同。

图1 中可以看出三角形O1C1L1中，a，和q的关系如下：

其中r为滚动圆半径，两个罗茨轮转动时，滚动圆相切转动。a为摆动圆圆心到基圆圆心的距离，一般按经验选取，其本身也对罗茨轮的截面曲线有影响，本文不讨论。

图1中，可以看到q一旦确定，摆线圆弧M0M1L1就确定。两个转子相互转动时摆线的轨迹形成包络线，即是啮合段。按照Roots轮的推导方式，可以得到以下包络线方程式：

图1

至此，罗茨曲线公式确定，为圆弧段M0M1L1及啮合段组成。由公式（1）和公式（2）可以看出q的选择直接影响整个罗茨曲线段。

3.偏心角不同选择的影响

假设r=34，按经验a=0.8r=27（圆整）

在选取不同的偏心角时，尺寸D、尺寸L都在变化，并有规律地变化，可以看出都与偏心角的变化相关。

图2

图3

图4

图5

从理论计算可以得出随着偏心角逐渐增大，D值都会逐渐减小，直接影响到计量室内腔的加工，在实际加工中发现D值较大或较小时，加工出来的成品相对于理论值有较大差距，在运行时产生较多干涉点，在合理优化后会得到转动不干涉的曲线。

偏心角越小，则L值也会随着减小，主要影响排量的大小，因为要考虑到每一种型号的流量计都要有合理的排量，以使资源最优化利用。

通过理论与实际加工最后确定选择q为17o，在腰轮曲线和排量上都十分合理，且直接在加工中心进行加工后不需要进行再次加工，动平衡结束即可进入装配，大大地提高了效率。

4.结论

可以看出偏心角的选取对罗茨腰轮的成型至关重要，不仅在曲线及排量上影响较大，在后续加工中是否干涉也有较大影响。理论曲线与实际曲线有误差，需要通过选取最优参数进行优化设计。

（作者单位：重庆耐德工业股份有限公司）

［1］李特文.齿轮啮合原理［M］.上海科学技术出版社，1984.

［2］肖立杰.影响罗茨气体流量计计量准确性的原因分析［J］.计测技术，2011，31（1）：59～60

［3］郭峰.气体腰轮（罗茨）流量计噪音的产生与防范［J］.燃气技术