罗茨流量计转子的型线是保证流量计计量精度的重要基础 ，对传统的三种转子型线进行了公式推导。在已知基圆半径和长轴长度的基础上，借助Ｓｏｌｉｄｗｏｒｋｓ软件进行建模，针对转子性能的重要指标径距比、面积利用率和最小间隙对三种转子型线进行了对比分析。通过分析可知，摆线型转子在面积利用率方面具有一定的优势，但在工作过程中会产生干涉现象；渐开线型转子的面积利用率较低，但最小间隙波动幅度较小。在实际的转子型线设计过程中可结合上述传统型线的优势进行改进。

气体罗茨流量计又称为气体腰轮流量计，它的功能在于对管道中气体流量进行连续或间歇测量，是一种高精度的计量仪表。气体罗茨流量计主要应用于天然气、城市煤气、丙烷、氮气、工业惰性气体等非腐蚀气体的测量。气体罗茨流量计不涉及流态方程，与气体流态（如流线分布、阻力损失、雷诺数等）关系很小，始动流量小，量程比宽，适用于计量负荷变动大的气体流量；计量精确度不受压力和流量变化的影响，性能稳定，寿命长。

罗茨流量计的转子一般叫做腰轮或罗茨轮，多数为双叶形状，也有三叶。转子横断面的外轮廓称为转子的型线。转子是罗茨流量计的核心部件，直接影响着流量计的性能，转子的型线是保证流量计计量精度的重要基础。转子的设计目标：）气密性较好；）获得光滑的转子型线；）提高面积利用率。

罗茨流量计转子的传统型线主要有３种类型：

圆弧型、渐开线型和摆线型。圆弧型型线指转子节圆以外的齿峰的齿形为圆弧线，而节圆以内的齿谷的齿形为圆弧包络线，两者在节圆处相接。标准圆弧线型的叶峰，其圆心位于长轴之上。圆弧是在转子设计中大量应用的曲线元，俄国工程师 Ａ．Ｍ卡兹在著作中多次提到圆弧型转子型线。在对圆弧型型线研究时，引入了形状系数和峰顶系数，通过这２个系数来体现容积利用率的不同。渐开线型转子由圆弧和渐开线组成。圆弧型和摆线型由于面积利用率低得不到广泛的应用。。渐开线型由于便于加工且密封性能好而被广泛采用，但依然存在径距比、面积利用率低的问题。摆线是指一圆沿一直线滚动，圆周上某点经过的轨迹。摆线型罗茨流量计转子即１个小圆在大圆上滚动，小圆圆周上某１点扫过的轨迹线为摆线式罗茨轮廓线。齿顶圆由外摆线组成，齿根凹圆由内摆线组成。除传统的摆线型转子外，李建磊和叶对内外圆弧加摆线型的转子进行研究。

对传统的罗茨流量计的转子型线进行研究，目的是设计出新型的转子型线。

1.传统型线公式推导

1.1渐开线型

传统渐开线型转子原理如图１所示。以第二象限的曲线为例。DF BG为圆弧段,DB为渐开线。已知转子的基圆半径为r转子长轴的50%为b,r1为上圆的圆弧半径.

在转子长半轴一致的条件下，面积利用率的大小只与转子截面积相关。转子截面积越大，面积利用率越低。计算可得，摆线型转子面积为

２７６４．９６ｍｍ２，在３种型线中最大，渐开线型转子截面积最小。

罗茨流量计腔内存在３种缝隙：转子齿顶与壳体内壁之间的缝隙、２个转子之间的啮合缝隙以及转子端面与壳体端盖内壁之间的缝隙。间隙是罗茨流量计转子性能好坏的重要指标之一。２个转子间隙需尽可能保持等间隙无接触旋转。由于加工装配等过程存在误差，为避免转子卡死，对转子进行装配时在基圆直径的基础上加上０．１ｍｍ的间隙。

采用Ｓｏｌｉｄｗｏｒｋｓ软件对３种转子进行间隙验证。在间隙验证前，必须对转子在初始位置是上下２个转子进行９０°的装配，在工作过程中２个转子进行同步异向转动。

分别对转子进行干涉验证，发现摆线型转子在４５°附近会产生干涉现象。渐开线转子和圆弧型转子在旋转过程中并无干涉现象，可得最小间隙参数见表１所列。

对比两种型线可得，渐开线型转子最小间隙波动幅度较小，转子啮合情况接近等间隙无接触旋转，在基圆半径为２８ｍｍ、长轴为８７．１ｍｍ 的情况下，摆线型转子在４５°附近会产生干涉现象，不符合转子的设计要求。

为了更好地对罗茨转子传统型线进行对比，确保３种转子型线都为有效型线，确定转子长轴距离为８４ｍｍ，进行型线设计。

对比两组传统型线可得长轴为８４ｍｍ 的摆线型转子在４５°位置连接光滑。对长轴为８４ｍｍ 的３种转子进行间隙测量可得转子间隙见表２所列.

在面积利用率上，摆线型转子面积利用率最大，渐开线型转子最小。根据两组转子的最小间隙可得渐开线转子最小间隙波动最小，符合设计要求。

３.结束语

罗茨流量计转子传统型线是在设计新型型线的基础上，针对传统型线的研究对改进罗茨流量计有着重要的意义。径距比、面积利用率和最小间隙是转子型线的重要指标。笔者在确定转子径距比的条 件 下，对 传 统 型 线 进 行 推 导。 并 借 助Ｓｏｌｉｄｗｏｒｋｓ软件对转子进行性能分析。在面积利用率方面，摆线型转子具有一定的优势，但是该转子在工作过程中会产生干涉现象，不符合转子型线的设计要求。渐开线型转子虽面积利用率较低，但是最小间隙保持在一定幅度，波动较小，符合转子工作要求。在实际的转子型线的改进过程中，可以结合各种传统型线的优势进行改进。