变截面涡旋盘侧壁面表面微观形貌的表征与分析

发布时间：2020-05-06 12:53

【摘要】：涡旋盘是涡旋压缩机的核心执行部件,也是最容易出现摩擦磨损的部位,在多种因素的影响下,其侧壁面的微观形貌与涡旋压缩机的寿命、耐磨性乃至整机运转稳定性等工作性能有很大的关联。随着涡旋盘从等截面型线逐渐发展到变截面型线,它的加工难度越来越高,这就要求对涡旋盘零件的表面微观形貌进行合理量化表征以评价加工质量和精度。因此本课题围绕变截面涡旋盘侧壁面微观形貌表征的相关问题开展了研究工作,具体研究内容包括以下几个方面:首先,基于变截面涡旋盘轮廓型线的生成原理,建立了以三段基圆渐开线为其侧壁面轮廓型线的几何模型,并利用Pro/E软件建立了变截面涡旋盘参考模型。以此为基础设计并完成了涡旋盘铣削实验后,应用Talysurf CLI 1000表面形貌测量仪对变截面涡旋盘侧壁面表面微观形貌进行测量,得到其表面三维微观形貌和表面粗糙度数据,并用MATLAB软件对获得的数据进行处理,绘制其表面微观形貌图,结合表面粗糙度定性评价了变截面涡旋盘侧壁面微观形貌。其次,讨论了粗糙度参数在形貌表征应用中的局限性,采用功率谱密度评价方法对变截面涡旋盘侧壁面表面微观形貌进行定量化的补充评价。利用二维功率谱密度,系统地分析了变截面涡旋盘侧壁面表面微观形貌的空间频率分布,判断了变截面涡旋盘侧壁面纹理特征的方向性,并通过一维功率谱密度和粗糙度S_q的联系对粗糙度评价方法做了补充。最后,基于分形理论开展了变截面涡旋盘侧壁面三维形貌的表征。为了更进一步的分析变截面涡旋盘侧壁面的微观形貌,选择投影覆盖法计算其分形维数,并结合通过粗糙度实验数据验证了该方法的准确性。结果发现,以硬铝7075和45#钢加工的变截面涡旋盘侧壁面分形特征显著,其分形维数在2.4~2.8,其中硬铝7075材料的涡旋盘表面较45#钢涡旋盘表面质量更为复杂。本文在传统表征方法基础上,运用功率谱密度方法和分形理论对变截面涡旋盘侧壁面微观形貌进行表征,能够为涡旋盘表面加工质量的系统分析和定量评价提供依据。
【图文】：

微观形貌,涡旋盘,动涡旋盘,防自转机构

图 1.1 涡旋压缩机动涡旋盘 2-静涡旋盘 3-防自转机构 4-偏心轴 5-支架类繁多，由于其应用场合或者工作性能需求的差异，但是其主要构件是一致的，都包含有如，偏心轴及动涡旋盘和静涡旋盘。其中，偏心装置；动、静两个涡旋盘在传动机构偏心轴的转机构是用于避免动涡旋盘绕自身中心旋转而架则起到支撑并连接所有零部件的作用。机的结构组成可知，在涡旋压缩机中，涡旋盘的侧壁作为啮合表面。然而涡旋齿具有深槽薄削振动等众多因素的存在，容易发生让刀和颤其侧壁面往往在遗传了加工过程的痕迹后，形面微观形貌[4,5]会加剧涡旋齿面的磨损，而表面重要内容，这便使得涡旋齿侧壁面加工表面质性、乃至整机运转稳定性等工作性能有了强关

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硕士学位论文涡旋压缩机工作时吸、排气流动损失少，且加上没有吸气余隙，，容积效率高达百分之九十以上，同时柔性机构的存在还能够保证各向间隙间的密封效果，有效减少气体泄漏，因此，大大提高了工作效率。2.2.2 涡旋压缩机的工作原理涡旋压缩机工作执行的核心部件是动、静涡旋盘。在进行结构设计时，设定动涡旋盘（图 2.1 中阴影部分）和静涡旋盘的结构参数相同，将它们按照相位差为180 ，两盘几何中心相距为 r 组装，当偏心轴推动二者发生相对运动后逐渐会形成多个容积腔并不断变化，由此实现气体压缩。低压气体要进入吸气腔可以通过静涡旋盘上的吸气孔或者两盘周边缝隙，经过压缩后的高压气体从静涡旋盘的中心排气孔排出。
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TH45

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