转子滚动式压缩机的减摩降耗新方法
发布时间：2021-11-04 04:42
为了降低转子滚动式压缩机的摩擦损失,本文研究润滑油粘度对压缩机摩擦功率及机械效率的影响。对转子压缩机的理论模型进行构建,给出其压缩腔的压力函数及滑片接触力公式,联立滚动活塞角速度方程及摩擦功率公式,计算得到压缩机的机械效率,并利用MATLAB软件进行仿真计算。仿真研究压缩腔压力、滑片主要接触力随偏心轮轴转角的变化趋势及机理,揭示润滑油粘度对滚动活塞角速度、压缩机机械效率的影响规律,并通过详尽的数据定量验证润滑油粘度降低可以明显提高压缩机机械效率的结论,这为转子压缩机的减摩降耗提供了一种新方法。
【文章来源】：轻工科技. 2020,36(08)
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
滑片的受力情况
本文仿真计算了转子压缩机的动力学参数，研究了润滑油粘度对转子压缩机摩擦损失、机械效率、滚动活塞角速度的影响。仿真过程中，润滑油动力粘度μ分别取0.004 Pa·s,0.007Pa·s,0.01Pa·s三个值。联立式子(1)—(8)及表1，利用MATLAB软件编写相应程序来实现上述计算过程，式子中的参数取值可参考文献[10]。通过对式子（1）中的各参数进行赋值，可得到压缩腔的压力Pc随偏心轮轴转角θ的变化曲线，如图2所示。结合式子（1）和图2可以看出，当转角的范围为0≤θ<β和2π-η≤θ<2π时，压缩腔压力不变且等于吸气腔压力；而当转角θ为θd（排气起始角）时，由于压缩腔内的压力达到额定排气压力，故此时压缩腔压力是转子压缩机工作过程中最大的压力；图中曲线的中段呈现出压缩腔压力随着转角增大而先增大后减小的趋势，呈现增大趋势的前半段为指数型增长，而呈现减小趋势的后半段则为线性降低，这些特点通过分析式子（1）也是完全可以理解的。滑片的主要作用力Fn、FR1及FR2随转角的变化如图3所示，接触力Fn的变化趋势正好与压缩腔压力变化相反，整体呈现随转角增大先减小后增大的趋势，这是由于式子（2）中的Fh和Fc均为压缩腔压力Pc的一阶函数，将已知参数值代入式子（2）中多项式Fh(l0+μs Bv)+Fc(x-l0)，结果表明压缩腔压力Pc的系数为负值，故接触力Fn与压缩腔压力Pc的变化趋势相反。而接触力FR1及FR2的曲线大体呈现出随转角增大先增大后减小的变化趋势，这和图2中压缩腔压力Pc的变化趋势相同，原因是式子（3）和式子（4）中Fh、Fc、Fn均为压缩腔压力Pc的一阶函数，而将已知参数代入式子（3）和（4）发现压缩腔压力Pc的系数为正值，所以接触力FR1及FR2的曲线变化趋势与压缩腔压力Pc变化趋势相同。此外，从图3还可以看出，接触力Fn的最小值，FR1及FR2的最大值均出现在θ=θd时。在转角的整个变化范围内，接触力FR1几乎都大于FR2。
通过对式子（1）中的各参数进行赋值，可得到压缩腔的压力Pc随偏心轮轴转角θ的变化曲线，如图2所示。结合式子（1）和图2可以看出，当转角的范围为0≤θ<β和2π-η≤θ<2π时，压缩腔压力不变且等于吸气腔压力；而当转角θ为θd（排气起始角）时，由于压缩腔内的压力达到额定排气压力，故此时压缩腔压力是转子压缩机工作过程中最大的压力；图中曲线的中段呈现出压缩腔压力随着转角增大而先增大后减小的趋势，呈现增大趋势的前半段为指数型增长，而呈现减小趋势的后半段则为线性降低，这些特点通过分析式子（1）也是完全可以理解的。滑片的主要作用力Fn、FR1及FR2随转角的变化如图3所示，接触力Fn的变化趋势正好与压缩腔压力变化相反，整体呈现随转角增大先减小后增大的趋势，这是由于式子（2）中的Fh和Fc均为压缩腔压力Pc的一阶函数，将已知参数值代入式子（2）中多项式Fh(l0+μs Bv)+Fc(x-l0)，结果表明压缩腔压力Pc的系数为负值，故接触力Fn与压缩腔压力Pc的变化趋势相反。而接触力FR1及FR2的曲线大体呈现出随转角增大先增大后减小的变化趋势，这和图2中压缩腔压力Pc的变化趋势相同，原因是式子（3）和式子（4）中Fh、Fc、Fn均为压缩腔压力Pc的一阶函数，而将已知参数代入式子（3）和（4）发现压缩腔压力Pc的系数为正值，所以接触力FR1及FR2的曲线变化趋势与压缩腔压力Pc变化趋势相同。此外，从图3还可以看出，接触力Fn的最小值，FR1及FR2的最大值均出现在θ=θd时。在转角的整个变化范围内，接触力FR1几乎都大于FR2。图4为转角及润滑油粘度对滚动活塞角速度的影响曲线。从图中可以看出，在0≤θ<β和2π-η≤θ<2π时，滚动活塞的角速度几乎保持不变；而在曲线中段，随着转角θ的增大，活塞角速度先增大后减小，角速度最大值也位于θ=θd处。这些变化趋势与图3中的接触力Fn变化趋势相反，这是由于式子（5）中滚动活塞角速度ωp与摩擦力Ft成反比的关系，而摩擦力Ft与接触力Fn的关系式为Ft=μvFn，所以滚动活塞角速度ωp的变化趋势与接触力Fn相反。分析式子（5）可以发现，式子中的分母为常数，当润滑油粘度增大时，式子（5）中的分子也是变大的，故润滑油粘度与滚动活塞的角速度成正比，从图4中也可以看出绝大多数情况下随着润滑油粘度的减小，滚动活塞角速度也变小；但在θ=θd及附近较小区域，却发现粘度越小，滚动活塞角速度越大，这是因为式子（5）中摩擦力Ft前有类似于电路放大器的放大系数r/μ，而随着润滑油粘度μ的变小，此放大系数增大，导致摩擦力Ft与r/μ的乘积增大，从而也使得滚动活塞的角速度ωp变化范围也增大（相当于曲线上下方向拉长），最终出现θ=θd时滚动活塞角速度ωp随着润滑油粘度μ增大而减小的现象。
本文编号：3475026
【文章来源】：轻工科技. 2020,36(08)
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
滑片的受力情况
本文仿真计算了转子压缩机的动力学参数，研究了润滑油粘度对转子压缩机摩擦损失、机械效率、滚动活塞角速度的影响。仿真过程中，润滑油动力粘度μ分别取0.004 Pa·s,0.007Pa·s,0.01Pa·s三个值。联立式子(1)—(8)及表1，利用MATLAB软件编写相应程序来实现上述计算过程，式子中的参数取值可参考文献[10]。通过对式子（1）中的各参数进行赋值，可得到压缩腔的压力Pc随偏心轮轴转角θ的变化曲线，如图2所示。结合式子（1）和图2可以看出，当转角的范围为0≤θ<β和2π-η≤θ<2π时，压缩腔压力不变且等于吸气腔压力；而当转角θ为θd（排气起始角）时，由于压缩腔内的压力达到额定排气压力，故此时压缩腔压力是转子压缩机工作过程中最大的压力；图中曲线的中段呈现出压缩腔压力随着转角增大而先增大后减小的趋势，呈现增大趋势的前半段为指数型增长，而呈现减小趋势的后半段则为线性降低，这些特点通过分析式子（1）也是完全可以理解的。滑片的主要作用力Fn、FR1及FR2随转角的变化如图3所示，接触力Fn的变化趋势正好与压缩腔压力变化相反，整体呈现随转角增大先减小后增大的趋势，这是由于式子（2）中的Fh和Fc均为压缩腔压力Pc的一阶函数，将已知参数值代入式子（2）中多项式Fh(l0+μs Bv)+Fc(x-l0)，结果表明压缩腔压力Pc的系数为负值，故接触力Fn与压缩腔压力Pc的变化趋势相反。而接触力FR1及FR2的曲线大体呈现出随转角增大先增大后减小的变化趋势，这和图2中压缩腔压力Pc的变化趋势相同，原因是式子（3）和式子（4）中Fh、Fc、Fn均为压缩腔压力Pc的一阶函数，而将已知参数代入式子（3）和（4）发现压缩腔压力Pc的系数为正值，所以接触力FR1及FR2的曲线变化趋势与压缩腔压力Pc变化趋势相同。此外，从图3还可以看出，接触力Fn的最小值，FR1及FR2的最大值均出现在θ=θd时。在转角的整个变化范围内，接触力FR1几乎都大于FR2。
通过对式子（1）中的各参数进行赋值，可得到压缩腔的压力Pc随偏心轮轴转角θ的变化曲线，如图2所示。结合式子（1）和图2可以看出，当转角的范围为0≤θ<β和2π-η≤θ<2π时，压缩腔压力不变且等于吸气腔压力；而当转角θ为θd（排气起始角）时，由于压缩腔内的压力达到额定排气压力，故此时压缩腔压力是转子压缩机工作过程中最大的压力；图中曲线的中段呈现出压缩腔压力随着转角增大而先增大后减小的趋势，呈现增大趋势的前半段为指数型增长，而呈现减小趋势的后半段则为线性降低，这些特点通过分析式子（1）也是完全可以理解的。滑片的主要作用力Fn、FR1及FR2随转角的变化如图3所示，接触力Fn的变化趋势正好与压缩腔压力变化相反，整体呈现随转角增大先减小后增大的趋势，这是由于式子（2）中的Fh和Fc均为压缩腔压力Pc的一阶函数，将已知参数值代入式子（2）中多项式Fh(l0+μs Bv)+Fc(x-l0)，结果表明压缩腔压力Pc的系数为负值，故接触力Fn与压缩腔压力Pc的变化趋势相反。而接触力FR1及FR2的曲线大体呈现出随转角增大先增大后减小的变化趋势，这和图2中压缩腔压力Pc的变化趋势相同，原因是式子（3）和式子（4）中Fh、Fc、Fn均为压缩腔压力Pc的一阶函数，而将已知参数代入式子（3）和（4）发现压缩腔压力Pc的系数为正值，所以接触力FR1及FR2的曲线变化趋势与压缩腔压力Pc变化趋势相同。此外，从图3还可以看出，接触力Fn的最小值，FR1及FR2的最大值均出现在θ=θd时。在转角的整个变化范围内，接触力FR1几乎都大于FR2。图4为转角及润滑油粘度对滚动活塞角速度的影响曲线。从图中可以看出，在0≤θ<β和2π-η≤θ<2π时，滚动活塞的角速度几乎保持不变；而在曲线中段，随着转角θ的增大，活塞角速度先增大后减小，角速度最大值也位于θ=θd处。这些变化趋势与图3中的接触力Fn变化趋势相反，这是由于式子（5）中滚动活塞角速度ωp与摩擦力Ft成反比的关系，而摩擦力Ft与接触力Fn的关系式为Ft=μvFn，所以滚动活塞角速度ωp的变化趋势与接触力Fn相反。分析式子（5）可以发现，式子中的分母为常数，当润滑油粘度增大时，式子（5）中的分子也是变大的，故润滑油粘度与滚动活塞的角速度成正比，从图4中也可以看出绝大多数情况下随着润滑油粘度的减小，滚动活塞角速度也变小；但在θ=θd及附近较小区域，却发现粘度越小，滚动活塞角速度越大，这是因为式子（5）中摩擦力Ft前有类似于电路放大器的放大系数r/μ，而随着润滑油粘度μ的变小，此放大系数增大，导致摩擦力Ft与r/μ的乘积增大，从而也使得滚动活塞的角速度ωp变化范围也增大（相当于曲线上下方向拉长），最终出现θ=θd时滚动活塞角速度ωp随着润滑油粘度μ增大而减小的现象。
本文编号：3475026
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