多载荷耦合作用的涡旋压缩机涡旋齿变形规律研究

发布时间：2017-11-05 09:18

  本文关键词：多载荷耦合作用的涡旋压缩机涡旋齿变形规律研究

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【摘要】：涡旋压缩机是一种新型容积式压缩机。由于气体压缩过程中压力和温度的逐渐升高,导致涡旋盘在力载荷和温度载荷作用下产生变形,这将引起动、静涡旋盘啮合处间隙变化。间隙过大压缩介质泄漏增大,降低了压缩机的工作效率,而间隙过小则加剧了涡旋盘之间的磨损。因此,研究涡旋盘在多种载荷作用下的变形和间隙变化对涡旋压缩机的性能提升具有重要的意义。本文使用有限元分析软件,对不同材料、齿宽的涡旋齿变形进行分析,获得涡旋齿在多种载荷作用下的变形,进而得出轴向间隙和径向间隙的变化规律。基于圆渐开线理论和热力学分析,获得压缩腔的气体力和气体温度的计算依据,以此作为边界条件,运用有限元分析方法求解涡旋盘在力载荷和热载荷单独作用下及其耦合作用下的变形。通过对铸铁、铸铜和铸铝三种材质涡旋盘的变形分析表明,耦合作用下铸铁的变形最小,铸铜次之,铸铝最大;涡旋齿在力载荷和热载荷作用下的变形差异性较大,铸铁在两种载荷单独作用下的最大变形量相当,热载荷作用下的铸铜和铸铝变形量大于力载荷。不同齿宽的涡旋齿,力、热载荷耦合作用下宽度越大变形越小,其中齿头部位的变形差值最大,随着展角的增大,变形的差值减小。与径向变形相比,齿宽对轴向变形的影响更为显著。力、热载荷耦合作用下铸铁制成的涡旋齿泄漏间隙最小,铸铜次之,铸铝最大。动盘内侧各展角切向间隙均增加,将导致泄漏增加;自中心排气腔向外,静盘内侧第一压缩腔径向间隙增加显著,外围压缩腔变化逐渐降低。涡旋齿顶第一压缩腔轴向间隙减小,而其它压缩腔的轴向间隙增大。本文获得了涡旋齿在多载荷作用下的变形规律和泄漏间隙,并对材料和齿宽进行了优化,为涡旋压缩机的设计提供一定的理论指导和技术支持。
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH45

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本文编号：1143572