电动涡旋压缩机背压平衡系统研究

发布时间：2020-11-11 22:24

　　 随着我国对节能环保的日益重视,纯电动汽车逐渐成为汽车发展的热点,纯电动汽车空调用涡旋压缩机也随之成为研发的重点。电动涡旋压缩机的动涡旋盘在轴向气体力的作用下,与静涡旋盘间产生轴向间隙,制冷剂通过该间隙形成径向泄漏,使得电动涡旋压缩机的排气量小于额定排气量。可通过背压油路在动涡旋盘背面提供背压力,以平衡动涡旋盘所受的轴向气体力。若背压力过小,将导致动、静涡旋盘分离,轴向间隙增大,制冷剂泄漏量增加;若背压力过大,将导致动、静涡旋盘紧贴,摩擦磨损加剧,摩擦损耗增大。电动涡旋压缩机在较宽转速工况范围下,背压力变化较大,动涡旋盘所受轴向力不能得到很好地平衡。本课题首先针对电动涡旋压缩机恒定工况下,背压平衡系统中背压力不足以平衡动涡旋盘所受轴向气体力的问题,依据样机建立了背压油路物理模型,对其结构优化的可行性进行了分析,运用理论计算与Fluent数值模拟相结合的方法,对其进行了结构优化,获得了两种转速工况下的最优背压油路,建立了主轴转速与最优背压油路压降之间的数学模型。然后重点针对变工况下动涡旋盘的平衡问题,提出了转速分区背压平衡系统并进行了结构设计,提出了利用电磁换向阀控制切换双程背压油路以提供背压力,并对电磁换向阀的结构、驱动模块及驱动软件进行了设计,运用理论计算与Fluent数值模拟相结合的方法,计算了不同转速工况下双程背压油路出口背压力,对双程背压油路的适用转速范围进行了分区。结果表明,背压平衡系统中背压油路结构及尺寸的微小变化会引起背压力较大的变化,改变背压油路局部结构尺寸可获得合理的背压力;在背压油路结构一定的条件下,随着电动涡旋压缩机主轴转速的增加,背压力呈线性降低;低转速工况下的最优背压油路在转速较高时背压力不足,会引起背压调节阀出现颤振现象,不能正常工作;高转速工况下的最优背压油路在转速较低时背压力太大,会使动、静涡旋盘紧贴,摩擦磨损加剧,摩擦损耗增大;采用转速分区循环供油模式,可将较宽转速工况范围下的背压力均匀地控制在合理的范围内,使得不同转速工况下动涡旋盘所受轴向气体力均得到很好地平衡;对比背压油路压降的理论计算结果与Fluent数值模拟结果,发现两者吻合良好。研究所得结果及提出的优化方法可为设计电动涡旋压缩机背压平衡系统提供参考。
【学位单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TH45
【部分图文】：

动涡旋压缩机工作原理及背性能分析电动涡旋压缩机的主要零部件，包括静涡旋盘轴、轴承、压缩腔、排气孔等结构。电动涡旋动下，绕静涡旋盘做回转平动，动涡旋盘的涡多个压缩腔，在动涡旋盘的回转平动下，各个增大来吸入气体，通过容积的缩小来压缩气体冷系统的心脏一样，动、静涡旋盘组成的涡旋压缩机中动涡旋盘与静涡旋盘最常用的修正曲线，现选用圆的渐开线为例，说明

图 2.2 电动涡旋压缩机工作过程示意图口吸入到压缩腔中，当压缩腔的容积缩小时，可将制冷剂进行压缩完成后可从静涡旋盘中心处的排气孔口排出。图 2.2 所示，动涡旋盘和静涡旋盘的型线有 3 圈，共形成了 3 对积腔，分别用 1、2、3 所表示，并从内到外依次称为第一压缩腔中心压缩腔）、第二压缩腔、第三压缩腔。有些涡旋压缩机动涡的型线是 2 圈，有的则为 2 圈多，这是因为涡旋压缩机的压缩工其压缩工况设计动、静涡旋盘型线的圈数。涡旋压缩机偏心轴的曲旋盘中心绕静涡旋盘中心的转动角，电动涡旋压缩机第三压缩腔转角 时制冷剂气体的轴向投影面积，如图 2.2 中的阴影部分所示动涡旋压缩机压缩腔在一个运动周期内的吸气过程、压缩过程、排气示。图中显示了 3 对容积腔在 0°、90°、180°、270°，4 个特定缩容积腔的瞬时位置。当曲柄转角 =0 时，完成压缩机的一个吸三压缩腔刚好封闭，此状态时第三压缩腔中气体所占据的容积即

图 2.3 电动涡旋压缩机泄漏模型向间隙和轴向间隙所形成的泄漏通道上侧向低压侧泄漏。电动涡旋压缩机径向盘的加工误差、各运动部件的摩擦磨损向间隙中的径向泄漏主要是受作用在动电动涡旋压缩机运转时，其泄漏量是不缩
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本文编号：2879828