為了降低轉(zhuǎn)子滾動式壓縮機的摩擦損失,本文研究潤滑油粘度對壓縮機摩擦功率及機械效率的影響。對轉(zhuǎn)子壓縮機的理論模型進行構(gòu)建,給出其壓縮腔的壓力函數(shù)及滑片接觸力公式,聯(lián)立滾動活塞角速度方程及摩擦功率公式,計算得到壓縮機的機械效率,并利用MATLAB軟件進行仿真計算。仿真研究壓縮腔壓力、滑片主要接觸力隨偏心輪軸轉(zhuǎn)角的變化趨勢及機理,揭示潤滑油粘度對滾動活塞角速度、壓縮機機械效率的影響規(guī)律,并通過詳盡的數(shù)據(jù)定量驗證潤滑油粘度降低可以明顯提高壓縮機機械效率的結(jié)論,這為轉(zhuǎn)子壓縮機的減摩降耗提供了一種新方法。 

【文章來源】：輕工科技. 2020,36(08)

【文章頁數(shù)】：4 頁

【部分圖文】：

滑片的受力情況

本文仿真計算了轉(zhuǎn)子壓縮機的動力學(xué)參數(shù)，研究了潤滑油粘度對轉(zhuǎn)子壓縮機摩擦損失、機械效率、滾動活塞角速度的影響。仿真過程中，潤滑油動力粘度μ分別取0.004 Pa·s,0.007Pa·s,0.01Pa·s三個值。聯(lián)立式子(1)—(8)及表1，利用MATLAB軟件編寫相應(yīng)程序來實現(xiàn)上述計算過程，式子中的參數(shù)取值可參考文獻[10]。通過對式子（1）中的各參數(shù)進行賦值，可得到壓縮腔的壓力Pc隨偏心輪軸轉(zhuǎn)角θ的變化曲線，如圖2所示。結(jié)合式子（1）和圖2可以看出，當轉(zhuǎn)角的范圍為0≤θ<β和2π-η≤θ<2π時，壓縮腔壓力不變且等于吸氣腔壓力；而當轉(zhuǎn)角θ為θd（排氣起始角）時，由于壓縮腔內(nèi)的壓力達到額定排氣壓力，故此時壓縮腔壓力是轉(zhuǎn)子壓縮機工作過程中最大的壓力；圖中曲線的中段呈現(xiàn)出壓縮腔壓力隨著轉(zhuǎn)角增大而先增大后減小的趨勢，呈現(xiàn)增大趨勢的前半段為指數(shù)型增長，而呈現(xiàn)減小趨勢的后半段則為線性降低，這些特點通過分析式子（1）也是完全可以理解的�；闹饕饔昧n、FR1及FR2隨轉(zhuǎn)角的變化如圖3所示，接觸力Fn的變化趨勢正好與壓縮腔壓力變化相反，整體呈現(xiàn)隨轉(zhuǎn)角增大先減小后增大的趨勢，這是由于式子（2）中的Fh和Fc均為壓縮腔壓力Pc的一階函數(shù)，將已知參數(shù)值代入式子（2）中多項式Fh(l0+μs Bv)+Fc(x-l0)，結(jié)果表明壓縮腔壓力Pc的系數(shù)為負值，故接觸力Fn與壓縮腔壓力Pc的變化趨勢相反。而接觸力FR1及FR2的曲線大體呈現(xiàn)出隨轉(zhuǎn)角增大先增大后減小的變化趨勢，這和圖2中壓縮腔壓力Pc的變化趨勢相同，原因是式子（3）和式子（4）中Fh、Fc、Fn均為壓縮腔壓力Pc的一階函數(shù)，而將已知參數(shù)代入式子（3）和（4）發(fā)現(xiàn)壓縮腔壓力Pc的系數(shù)為正值，所以接觸力FR1及FR2的曲線變化趨勢與壓縮腔壓力Pc變化趨勢相同。此外，從圖3還可以看出，接觸力Fn的最小值，F(xiàn)R1及FR2的最大值均出現(xiàn)在θ=θd時。在轉(zhuǎn)角的整個變化范圍內(nèi)，接觸力FR1幾乎都大于FR2。

通過對式子（1）中的各參數(shù)進行賦值，可得到壓縮腔的壓力Pc隨偏心輪軸轉(zhuǎn)角θ的變化曲線，如圖2所示。結(jié)合式子（1）和圖2可以看出，當轉(zhuǎn)角的范圍為0≤θ<β和2π-η≤θ<2π時，壓縮腔壓力不變且等于吸氣腔壓力；而當轉(zhuǎn)角θ為θd（排氣起始角）時，由于壓縮腔內(nèi)的壓力達到額定排氣壓力，故此時壓縮腔壓力是轉(zhuǎn)子壓縮機工作過程中最大的壓力；圖中曲線的中段呈現(xiàn)出壓縮腔壓力隨著轉(zhuǎn)角增大而先增大后減小的趨勢，呈現(xiàn)增大趨勢的前半段為指數(shù)型增長，而呈現(xiàn)減小趨勢的后半段則為線性降低，這些特點通過分析式子（1）也是完全可以理解的�；闹饕饔昧n、FR1及FR2隨轉(zhuǎn)角的變化如圖3所示，接觸力Fn的變化趨勢正好與壓縮腔壓力變化相反，整體呈現(xiàn)隨轉(zhuǎn)角增大先減小后增大的趨勢，這是由于式子（2）中的Fh和Fc均為壓縮腔壓力Pc的一階函數(shù)，將已知參數(shù)值代入式子（2）中多項式Fh(l0+μs Bv)+Fc(x-l0)，結(jié)果表明壓縮腔壓力Pc的系數(shù)為負值，故接觸力Fn與壓縮腔壓力Pc的變化趨勢相反。而接觸力FR1及FR2的曲線大體呈現(xiàn)出隨轉(zhuǎn)角增大先增大后減小的變化趨勢，這和圖2中壓縮腔壓力Pc的變化趨勢相同，原因是式子（3）和式子（4）中Fh、Fc、Fn均為壓縮腔壓力Pc的一階函數(shù)，而將已知參數(shù)代入式子（3）和（4）發(fā)現(xiàn)壓縮腔壓力Pc的系數(shù)為正值，所以接觸力FR1及FR2的曲線變化趨勢與壓縮腔壓力Pc變化趨勢相同。此外，從圖3還可以看出，接觸力Fn的最小值，F(xiàn)R1及FR2的最大值均出現(xiàn)在θ=θd時。在轉(zhuǎn)角的整個變化范圍內(nèi)，接觸力FR1幾乎都大于FR2。圖4為轉(zhuǎn)角及潤滑油粘度對滾動活塞角速度的影響曲線。從圖中可以看出，在0≤θ<β和2π-η≤θ<2π時，滾動活塞的角速度幾乎保持不變；而在曲線中段，隨著轉(zhuǎn)角θ的增大，活塞角速度先增大后減小，角速度最大值也位于θ=θd處。這些變化趨勢與圖3中的接觸力Fn變化趨勢相反，這是由于式子（5）中滾動活塞角速度ωp與摩擦力Ft成反比的關(guān)系，而摩擦力Ft與接觸力Fn的關(guān)系式為Ft=μvFn，所以滾動活塞角速度ωp的變化趨勢與接觸力Fn相反。分析式子（5）可以發(fā)現(xiàn)，式子中的分母為常數(shù)，當潤滑油粘度增大時，式子（5）中的分子也是變大的，故潤滑油粘度與滾動活塞的角速度成正比，從圖4中也可以看出絕大多數(shù)情況下隨著潤滑油粘度的減小，滾動活塞角速度也變�。坏讦�=θd及附近較小區(qū)域，卻發(fā)現(xiàn)粘度越小，滾動活塞角速度越大，這是因為式子（5）中摩擦力Ft前有類似于電路放大器的放大系數(shù)r/μ，而隨著潤滑油粘度μ的變小，此放大系數(shù)增大，導(dǎo)致摩擦力Ft與r/μ的乘積增大，從而也使得滾動活塞的角速度ωp變化范圍也增大（相當于曲線上下方向拉長），最終出現(xiàn)θ=θd時滾動活塞角速度ωp隨著潤滑油粘度μ增大而減小的現(xiàn)象。


本文編號：3475026