任意实数圈涡旋压缩机的几何分析.pdfVIP

第 24 卷 第 3 期 甘　肃　工　业　大　学　学　报 V o l. 24 N o. 3 1998 年 9 月 Journal of Gansu U niversity of T echno logy Sep t. 1998 任意实数圈涡旋压缩机的几何分析 刘振全　　曹　霞 (甘肃工业大学石油化工学院, 兰州　730050) 摘　要　通过对非整数圈涡旋压缩机进行几何分析, 确定了涡旋压缩机的排气角及 开始吸气角. 给出了任意实数圈涡旋压缩机在吸气、压缩及排气各个不同阶段腔内容 积的计算公式和压缩腔个数的计算公式, 并应用这些公式推导了程序化计算任意实 数圈涡旋盘所受轴向气体力和切向气体力的计算公式. 关键词　涡旋压缩机　任意实数圈　几何分析　程序化计算　压缩腔个数　气体力 分类号　TH 455 近几十年来, 随着精密加工技术的发展及涡旋压缩机内关键机构技术的解决, 涡旋压缩机 越来越得到国内外学者和各国企业的重视. 评定涡旋压缩机品质的一项重要参数是能效比, 为 了得到高能效比的压缩机, 在设计时一般以能效比的倒数为 目标函数, 以基本尺寸参数为自变 量, 建立涡旋压缩机数学模型, 使 目标函数值最小. 几何模型是涡旋压缩机数学模型的重要组 成部分, 因此必须对涡旋压缩机进行精确的几何分析. 以前的文献[ 1, 2 ]仅讨论涡旋圈数等于 整数圈的情况. 随着涡旋式压缩机在供热、通风及空调行业的广泛应用, 要求涡旋压缩机的圈 数不仅仅等于整数. 因此, 本文针对非整数圈涡旋压缩机进行几何分析. 另外, 解任意实数圈涡 旋压缩机的动力模型时, 气体力的求解也与整数圈涡旋压缩机有较大差别, 本文也进行了分 析. 1　几何分析 1. 1　排气角的确定 　　在实际加工动、静涡旋盘齿型时, 刀具外圆会与涡旋的理论齿型发生干涉. 定义排气角 d 为最靠近排气腔的压缩腔与排气腔即将连通时刻的驱动曲轴转角. 从排气量的角度看, d 影响 余隙容积, 从而影响容积系数 V , 进而影响排气量; 从解几何模型的角度看, d 影响当前总的 压缩腔对数, 也略微影响排气腔的容积. 图 1 分别表示出加工涡旋齿型时, 刀具外圆与动、静涡旋理论涡旋齿型的干涉情况, 其中 虚线表示刀具圆. 图 1a 中, Q 是刀具圆与动涡旋盘理论齿型外轮廓线的干涉点. 当动涡盘与静 涡盘啮合至该点时, 驱动曲轴转角为 . 曲轴继续旋转, 其转角 大于 , 压缩腔即与排气腔 Q Q 连通, 压缩气体进入排气腔. 根据涡旋渐开线理论, 干涉点Q 的渐开角 Q 必须满足以下方程: 2 ( ) ( ) ( ) 2 ( ) + 2 sin - + 2co s - = - - 2 1 Q Q Q Q ( ) 其中, 为涡旋线渐开角, 超越方程 1 可用数值方法求解. 　　收稿 日期:　第一作者: 男, 1941 年生, 教授