新型组合曲线涡旋压缩机容积特性及动力学研究

发布时间：2020-09-22 07:49

　　涡旋压缩机是最近快速发展起来的一种新型高效的容积式压缩机械,具有效率高、能耗小、零部件少、结构紧凑、运行平稳等特点,广泛应用于制冷空调及气体压缩领域。长期以来,涡旋型线的表达和生成方法都沿用最初发明者的设计思想,即以单一的基圆渐开线为啮合型线,通过包络线法生成相互啮合的动、静涡旋体的内外型线。本文所研究的新型组合曲线涡旋压缩机最内圈以基圆渐开线构成,中间段以圆弧过渡,最外圈由圆渐开线构成,能发挥不同型线的优势,是一种能满足多性能较优要求、形状性态良好的涡旋型线,与传统的基圆渐开线构成的涡旋压缩机相比,具有效率高、泄露量少、体积利用系数大等优点。论文的研究工作主要表现在以下几个方面: 论文对新型分段组合曲线涡旋压缩机的容积理论进行了论述,系统地研究了组合曲线涡旋压缩机各个压缩腔容积的求解方法。详细推导了各压缩腔在不同啮合点时容积的计算公式,为准确计算组合曲线涡旋压缩机的性能参数提供了依据,为动力学分析打下了基础。论文运用Matlab数学软件对新型组合曲线涡旋压缩机的各个压缩腔的容积进行了编程运算,对各个压缩腔容积的变化规律给出了几何直观的描述,并且对组合曲线压缩机和圆渐开线的压缩机进行了性能对比分析,证明组合曲线涡旋压缩机具有效率高、体积利用系数大等优点。论文详细分析了新型组合曲线涡旋压缩机各个压缩腔所受的切向气体力、径向气体力、轴向气体力、倾覆力矩及自转力矩的大小、方向和作用位置,完整地推导了它们的计算公式。并对组合曲线涡旋压缩机的主要零部件进行了受力分析,为涡旋压缩机的动力平衡设计、强度设计及可靠性分析打下了基础。论文利用Pro/E软件建立新型组合曲线涡旋压缩机动涡盘的三维实体模型,在此基础上根据受力情况对动涡盘的涡圈进行了有限元分析,探讨动涡盘在工作过程中由于气体力的作用而产生的应力与应变规律,为进一步完善动涡盘的设计提供了理论依据。
【学位单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2006
【中图分类】：TH45
【部分图文】：

主要零件,涡旋压缩机,滑动轴承,背压孔

图 1.1 涡旋压缩机的主要零件Fig1.1 main parts of scroll compressor1 ——曲柄 2 ——滑动轴承3 ——滑动轴承 4 ——支架体5 ——动涡旋盘 6 ——静涡旋盘7 ——端面密封面 8 ——背压腔9 ——背压孔

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涡旋压缩机,工作原理

涡旋盘是由一根偏心距很小的曲柄轴机构来驱动。两个涡旋体壁面触线(或点)在运动过程中沿涡旋曲面(或曲线)移动，由此实现气体的排气的目的。两涡旋盘之间的相位差由按照这运动涡盘背面和机架结环保证，十字联结环是一个防止运动涡旋盘自转的联结机构。动装后，可以形成数对封闭的月牙形容积腔，容积腔的轴向投影如图 1 1.3 表示图 1.2 所示各压缩腔的工作原理示意图。它表示 3 对容积腔柄转角(0°、90°、180°、270°)时的瞬时位置。当 θ=90°时，压缩机的，这时第三压缩腔中充入气体所占据的容积即为吸气容积或行程容转角的增大，月牙形面积逐渐减小。啮合点的发生从外向内，压缩变小，制冷剂被逐步压缩，其中的气体压力逐渐提高。最后，制冷附近的排气口排出，完成一个工作循环。由于曲轴每转一转，都有形空腔形成，所以压缩机的吸气—压缩—排气过程被连续不断地重运行中，其排气流量是不变的。而且由于排气孔与低压侧部直接相不设气阀。

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