【摘要】：渦旋壓縮機是一種新型高效的流體機械，具有節(jié)能、高效、可靠的特點。目前已在制冷、空調、各種氣體壓縮、發(fā)動機增壓以及增壓泵等領域得到廣泛應用，有著廣闊的應用前景和市場。目前國內外的研究主要集中于圓漸開線的等截面渦旋壓縮機，壓縮比通常較小，如果增大壓縮比則需要增加漸開線的圈數(shù)，圈數(shù)增加會引起型線加工困難、氣體在腔體內停留時間過長而導致渦旋盤整體溫度過高、整機尺寸過大等諸多問題。而采用新型等距組合型線的變截面渦旋壓縮機則可以采用很少的圈數(shù)就實現(xiàn)高壓比。 本文構建了一種以漸開線和高次曲線為基線的新型組合型線，以較少的圈數(shù)實現(xiàn)了渦旋壓縮機的高壓比。提出了變截面渦旋壓縮機的數(shù)學模型，通過對數(shù)學模型的詳細研究得到了整機的性能特點。 論文基于微分幾何學的共軛曲線嚙合原理，建立了變截面渦旋齒基線，進而生成了變截面內外壁型線，再進行了雙圓弧修正，然后根據基線法原理進行了相應的容積計算；通過對變截面渦旋壓縮機氣體力（軸向力、徑向力和切向力）、力矩、動盤受力、曲軸受力和十字環(huán)受力的分析，建立了動力學模型的迭代方程組，采用Newton-Raphson數(shù)值方法進行了求解；在機械摩擦損失部分，主要研究了主軸承、曲柄銷、止推軸承和十字環(huán)的損失模型，對機械效率和輸入軸功進行了詳細分析，通過與動力學模型的聯(lián)立求解，獲得了變截面渦旋壓縮機的功率損失、機械效率和軸功的變化規(guī)律，這些規(guī)律經歸納總結，主要表現(xiàn)在： 1）主軸承的摩擦損失是影響機械效率的主要因素，在優(yōu)化和實際生產中應予以重視； 2）機械效率因摩擦損失功的影響，隨轉速的升高而有一定的降低，但下降幅度平緩，說明此變截面渦旋壓縮機運轉具有可靠性。 通過對實驗數(shù)據和數(shù)值計算結果的詳細對比分析，驗證了本文提出的變截面渦旋壓縮機數(shù)學模型的正確性。
【學位授予單位】：蘭州理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：TH455
【圖文】：

渦旋壓縮機是一種新型容積式流體機械，主要由動渦旋、靜渦旋、防自轉機構、曲軸和支架體等零部件組成，兩渦旋盤偏心一定距離相對旋轉180°對插在一起，形成多點嚙合和多組月牙形封閉的工作腔。零件的裝配關系見圖1.1。圖 1. 1 零件裝配關系1.1.2 渦旋壓縮機的工作原理動渦旋和靜渦旋的結構十分相似，都是由端板和端板上伸出的渦旋齒所組成，在工作中一渦旋盤靜止不動，稱為靜渦旋盤，而另一渦旋盤作公轉平動，稱之為動渦旋盤。動渦旋在專用防自轉機構的約束下，由主軸帶動作公轉平動，這種特定的裝配和運動，使得動、靜渦旋齒之間所形成的多對月牙形封閉工作腔容積由大變小，實現(xiàn)周期性的容積變化。當主軸處于某一旋轉角度時，最外圈的一對封閉的工作腔容積開啟，吸氣過程開始；當主軸旋轉一周后，這一對工作腔關閉，形成封閉的工作腔容積，吸氣過程結束；在這對新吸氣腔形成的過程中，前一周所形成的封閉吸氣腔已同時開始壓縮過程。隨著主軸的旋轉

積與排氣口相連通時，壓縮過程結束，排氣過程開始。工作腔內的氣體從位于靜渦旋中央的排氣口排出，從而完成氣體吸氣、壓縮和排氣的全過程，其工作過程見圖1.2所示。

圖 2. 1 共軛型線嚙合關系1 1A B 為能夠相互嚙合的共軛型線，因而兩曲線在接觸，在接觸點 M 上取 AB 和1 1A B 的法線sR 和s1R ，過 o 和，則有：gsOM = R +Ruuuur uur uur，1 1 g1 s1O M = R +Ruuuuur uuur uur。的特點可知渦旋齒上任意一點的運動規(guī)律與曲柄的刻曲柄的瞬間運動方向與此刻型線上嚙合點的切線方s s s[ cos( / 2) cos ] [ sin( / 2) g g g= R + R = R θ + π + R θ i + R θ + π +R uur uur r 的切向量為ddOMTθ=uuuurur，又因為1 or orOO = R cos θ i +R sinθjuuuur r rsddgRRθ= 漸開線類型線作為渦旋齒嚙合型線的基本條件，也是須滿足的微分方程式，根據此方程式就可構造出許多

【參考文獻】

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1 王君,劉振全;渦旋壓縮機漸開線型線始端多對圓弧修正[J];北京理工大學學報;2005年09期

2 杜桂榮,劉振全,秦子榮,王明智;渦旋式壓縮機的防自轉機構[J];甘肅工業(yè)大學學報;1991年03期

3 劉振全,任俊士;動渦旋盤與軸向隨變機構機械振動模擬[J];甘肅工業(yè)大學學報;1999年04期

4 劉振全,吳偉東;全封閉渦旋壓縮機動態(tài)數(shù)學模型[J];甘肅工業(yè)大學學報;2000年03期

5 杜桂榮,仇博先,劉振全;渦旋壓縮機零齒差防自轉機構分析[J];甘肅工業(yè)大學學報;2001年03期

6 李超;趙榮珍;劉振全;;驅動軸承內嵌式渦旋壓縮機動力特性分析[J];蘭州理工大學學報;2007年05期

7 劉振全，柳澤正;渦旋機械的機構模型及理論分析[J];甘肅工業(yè)大學學報;1996年02期

8 劉興旺;馬小禮;劉振全;;渦旋壓縮機型線幾何參數(shù)對其摩擦損失功率的影響研究[J];化工機械;2005年06期

9 樊靈,靳春梅,屈宗長,樊莉萍,司玉寶;基于四桿機構的渦旋壓縮機的平衡分析[J];機械設計;2000年02期

10 樊 靈,靳春梅,屈宗長,孫國基;通用型線渦旋壓縮機的誤差及運動分析[J];機械工程學報;2002年06期

本文編號：2743378