法向等距线法生成涡旋压缩机型线的研究[J].pdfVIP

第40卷第6期 机 械 工 程 学 报 .40 No.6 2004年 6月 CHINESEJOURNALOFMECHANICALENGINEERING 2004 法向等距线法生成涡旋压缩机型线的研究’ 刘 涛 邹再新 刘振全 (兰州理工大学机电工程学院 兰州 730050) 摘要:提出了一种新颖的涡旋压缩机型线生成方法— 法向等距线法，论证了型线的生成原理，推导出了涡旋型 线的一般方程形式。详细讨论了母线类型与涡旋型线的关系，总结了法向等距线法相对于展成法的优点，阐述了 构成涡旋型线的母线所必须满足的基本条件。给出了一套对称型压缩腔的通用容积计算公式和气体载荷计算公式。 法向等距线法和上述公式适用于涡旋压缩机的型线设计及其性能优化。 关键词:涡旋压缩机 型线 法向等距线法 母线 方程 中图分类号:TH455 更广、更具普遍性。 0 前言 I等距线法 涡旋压缩机作为一种容积变化型压缩机，自问 世以来就以其高效、低噪、高可靠性、低能耗等优 1.1展成法 点越来越受到重视。它是依靠一对啮合的动、静涡 传统展成法生成型线的方法是这样的:首先按 旋体之间所形成的封闭容积由大到小的周期性变 给定设计要素(例如基圆)生成渐开线，然后将其发 化，来实现气体的吸入、压缩和排放。涡旋体的型 生角按相反方向改变相同的角度，从而得到一个涡 线决定了涡旋压缩机行程容积、载荷、泄露线长度 旋体(静涡旋)的内、外壁面型线方程。动涡旋的型 和内容积比等重要的参数，从而最终影响压缩机的 线与静涡旋相同，将其反向安装并偏置一段距离(回 效率，故有关涡旋型线研究愈来愈成为近年来关注 转半径)。当动涡旋相对于静涡旋作半径为R.,的回 的焦点之一。能够作为工作齿面型线的曲线有圆的 转平动时，就形成了若干对月牙形的封闭腔。由于 渐开线、线段渐开线，正多边形渐开线，半圆渐开 圆的渐开线易于加工，且载荷状况较为平稳，故为 线，变径基圆渐开线及通用型线[[11等，这些型线有 大多数压缩机所采用。但此法只给出了基圆以外部 各自的特点并能适应不同的性能要求，但是也存在 分的型线方程，齿头部分由零件与刀具的干涉条件 着不足之处。首先，上述曲线究其原理，都是用展 确定，影响了内容积比，降低了涡旋体的强度和刚 成法形成涡旋体工作齿面的型线，由于方法本身的 度，必须要对其进行修正。另外，当压缩机的内部 局限，没有给出齿头部的方程，加工中刀具圆常与 结构有特殊要求时，这种对称型线压缩机难以取得 齿头部分发生干涉，使其始端形成尖角。研究表 令人满意的性能。 明[[21，齿头部附近区域的受力和变形是最大的，容 1.2 等距线法 易产生过大的变形和疲劳破坏，故通常要对齿头部 设曲线q为动涡旋外壁曲线，方程为r,,q为 进行修正[[31，给出特别的修正方程。其次，在论述 静涡旋内壁曲线，方程为r2，坐标原点均在02上， 上述型线的文献中，只是针对每一种具体型线展开 如图1所示。根据涡旋压缩机工作原理，动涡盘相 讨论，给出复杂的计算公式，而描述型线的一般方 对于静涡旋做半径为0102的回转平动，C,坐标原 程及型线判定条件未见诸任何文献中。近年提出的 点从02移至01，设P为02至01的矢量，则在啮合 所谓 “通用型线控制方程”仅仅是在渐变基圆上展 点处满足方程 成渐开线的方法，不足以成为通用型线的判定方程。