在螺旋軸的設(shè)計(jì)計(jì)算中,計(jì)算螺旋軸壓縮比是一項(xiàng)重要內(nèi)容。榨油機(jī)壓縮比又稱理論壓縮比或空余體積比,即螺旋軸相鄰兩導(dǎo)程所對應(yīng)的空余體積比。計(jì)算榨油機(jī)壓縮比實(shí)際上就是計(jì)算榨膛空余容積,一般將螺旋軸外表面與榨籠內(nèi)表面之間所包含的容積作為空余容積。榨籠結(jié)構(gòu)簡單,其容積計(jì)算容易,因此計(jì)算榨油機(jī)壓縮比的關(guān)鍵是計(jì)算榨螺的體積。
計(jì)算模型
螺旋榨油機(jī)的榨螺類似于蝸桿傳動中的普通圓柱蝸桿,為榨螺結(jié)構(gòu)示意,采用阿基米德蝸桿齒廓曲線形狀以方便加工。在垂直阿基米德蝸桿〔5]軸線的截面內(nèi)齒廓曲線為阿基米德螺旋線,在通過其軸線的截面內(nèi)齒廓為直邊梯形。阿基米德蝸桿通常在車床上加工,刀具切削刃頂面通過蝸桿軸線,這與加工普通梯形螺紋情形完全相同。
由于榨螺螺紋軸截面為梯形,推料面傾角a和背面傾角數(shù)值不同,同時由于每節(jié)榨螺的長度和每節(jié)榨螺上螺紋的頭數(shù)和螺距不同,使得計(jì)算螺紋體積的過程顯得復(fù)雜。
如微段d。為處于圓心角0處對應(yīng)于微小角度dO的計(jì)算單元,當(dāng)0角從螺紋起始點(diǎn)到終止點(diǎn)時,計(jì)算每個微段d。的體積并累加即可得到螺紋的體積。在計(jì)算時將螺紋對應(yīng)的圓心角M等分,得到微小圓心角.
在計(jì)算螺紋對應(yīng)的圓心角時,要考慮螺紋的實(shí)際長度和實(shí)際包圍角。若螺紋沿榨螺全長分布,在榨螺兩端螺紋被截掉一部分,兩端被截的部分正好相互補(bǔ)充,構(gòu)成一段完整的螺紋。
為微段d。的放大。微段d。是對應(yīng)于微小圓心角de的,平面ABCD和平面EFGH是兩個過軸線的截面,其間的夾角為d9。榨螺螺紋的推料面和背面都是螺旋面,嚴(yán)格地描述。中所示AE,DH為螺旋線,分別是推料面、背面與榨螺螺紋根圓表面的交線,若將其視為直線,他們與直線AD不垂直(由于螺旋升角的存在),同理BF, CG分別是推料面、背面與榨螺螺紋外圓表面的交線,他們與直線BC不垂直。此時,在微段dv的6個外表面中,ABCD,EFGH為平面,AEHD, BFGC為圓柱面,AEFB,CGHD為螺旋面。
計(jì)算榨螺螺紋的體積,實(shí)際上就是計(jì)算微段dv的體積。由于微段dv的6個外表面的性質(zhì)不同,不能直接計(jì)算其體積,需要使用微分的辦法來進(jìn)行計(jì)算。
計(jì)算微段d。的體積時,將微段dv的徑向尺寸等分N等分,得到N+1個截面(曲面片段,是圓柱面的一部分),相鄰兩個截面間的螺紋體積計(jì)算可視為薄壁管曲面片段體積的計(jì)算。求得N個圓柱薄壁管曲面片段體積后,將其累加即可得到整個微段d。的體積。
在設(shè)圓柱曲面片段aehd為對應(yīng)等分點(diǎn)J一1的截面,bfgc為對應(yīng)等分點(diǎn)J的截面。要計(jì)算這兩個截面之間的圓柱薄壁管曲面片段材料的體積,就需要計(jì)算兩個截面的面積Aj一和人。計(jì)算截面面積時,要明確圓柱面片段的特征,以aehd為例,ae, dh為螺旋線,ad, eh為一對平行直線。當(dāng)dO足夠小時,假設(shè)ae, dh為直線,則ae, dh與ad的夾角是不同的。當(dāng)j =0時,ae與AE重合;當(dāng)j=N時,ae與BF重合。假設(shè)當(dāng)j變化時ae與ad間的夾角按線性變化,角度大小取決于截面aehd到截面AEHD的徑向距離。同理也可確定dh與ad的夾角。