無(wú)油潤(rùn)滑雙渦圈渦旋壓縮機(jī)動(dòng)力特性研究.pdf

1、渦旋壓縮機(jī)作為一種新型高效、低噪的容積式壓縮機(jī)，與其它類型壓縮機(jī)相比較具有不可替代的優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于制冷空調(diào)等領(lǐng)域。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和加工制造技術(shù)的提高，渦旋壓縮機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域得到更為廣闊的發(fā)展。雙渦圈結(jié)構(gòu)的采用使其向大氣量發(fā)展，無(wú)油潤(rùn)滑的設(shè)計(jì)使其能夠滿足某些潔凈氣體需求的特殊場(chǎng)合。因此，研制與開發(fā)高性能的無(wú)油潤(rùn)滑雙渦圈渦旋壓縮機(jī)具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。本文以國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“無(wú)油潤(rùn)滑渦旋式壓縮機(jī)的摩擦學(xué)與動(dòng)力學(xué)耦合問(wèn)題研究”和“變

2、容量渦旋壓縮機(jī)潤(rùn)滑摩擦特性與轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)行為研究”為依托，以無(wú)油潤(rùn)滑雙渦圈渦旋壓縮機(jī)為研究對(duì)象，基于圓漸開線理論，建立了雙渦圈渦旋壓縮機(jī)壓縮腔幾何模型，泄漏模型、傳熱模型、動(dòng)力學(xué)模型;通過(guò)動(dòng)渦盤傾覆，徑向隨變機(jī)構(gòu)動(dòng)力特性、轉(zhuǎn)子系平衡特性及考慮鉸間間隙的機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)特性分析，為無(wú)油潤(rùn)滑雙渦圈渦旋壓縮機(jī)的可靠性設(shè)計(jì)及高性能研制提供了理論基礎(chǔ)
　　首先對(duì)中間切齒的雙渦圈結(jié)構(gòu)，以0°吸氣角為目標(biāo)，建立了適用于渦旋齒展開圈數(shù)為整數(shù)圈和非整數(shù)圈結(jié)

3、構(gòu)幾何理論分析用坐標(biāo)系，并用渦旋齒型線終端中心面展角和渦旋齒型線始端中心面展角定義了壓縮機(jī)的排氣角，建立了一套完整的渦旋腔工作過(guò)程的幾何理論。該理論動(dòng)態(tài)地描述出動(dòng)、靜渦盤嚙合過(guò)程中，各壓縮腔容積的變化過(guò)程;從工作腔的形成規(guī)律及鄰近腔氣體間的泄漏及換熱等方面分析了雙渦圈結(jié)構(gòu)在工作過(guò)程方面的特點(diǎn)。
　　在全面分析無(wú)油潤(rùn)滑雙渦圈渦旋壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)、受力、泄漏和潤(rùn)滑等特點(diǎn)基礎(chǔ)上，對(duì)壓縮機(jī)的摩擦副進(jìn)行了分類和分析，建立了徑向軸承摩擦副、動(dòng)靜渦

4、旋齒側(cè)面嚙合摩擦副的摩擦力數(shù)學(xué)表達(dá)式;對(duì)含自潤(rùn)滑材料的摩擦副應(yīng)用摩擦學(xué)理論分析;通過(guò)對(duì)摩擦副摩擦力的分析，建立了各主要零件的力學(xué)模型。
　　基于動(dòng)渦盤的受力特點(diǎn)，建立了動(dòng)渦盤傾覆力矩?cái)?shù)學(xué)模型，定義了傾覆力矩方位角，依據(jù)滾子軸承分析的基礎(chǔ)理論—Hertz彈性接觸理論，建立了無(wú)內(nèi)圈滾針軸承徑向載荷和變形之間的關(guān)系式和外圈傾斜與變形之間的關(guān)系，最后給出徑向力和傾覆并存時(shí)驅(qū)動(dòng)軸承的力學(xué)模型，為渦旋幾何參數(shù)和驅(qū)動(dòng)軸承的選擇提供依據(jù)。

5、　　基于渦旋壓縮機(jī)平行四桿機(jī)構(gòu)模型，應(yīng)用機(jī)構(gòu)學(xué)理論，對(duì)固定配重法轉(zhuǎn)子系平衡進(jìn)行分析，提出動(dòng)平衡設(shè)計(jì)中不同的設(shè)計(jì)思想;建立了平衡重偏置時(shí)轉(zhuǎn)子系不平衡及主、副軸承承載的數(shù)學(xué)模型;依據(jù)徑向隨變機(jī)構(gòu)隨變?cè)恚治銎鋸较蛘{(diào)節(jié)給轉(zhuǎn)子系平衡帶來(lái)的影響;利用虛功原理，建立轉(zhuǎn)子系輸入扭矩?cái)?shù)學(xué)模型，并分別就平衡重偏置和尺寸誤差對(duì)轉(zhuǎn)子系輸入扭矩的影響進(jìn)行分析，結(jié)果對(duì)加工精度裝配精度的選擇提供理論依據(jù)。
　　考慮尺寸誤差、運(yùn)動(dòng)副間隙和磨損間隙的存在，渦旋

6、壓縮機(jī)不能完全滿足理想平行四桿的條件，以渦旋壓縮機(jī)平行四桿機(jī)構(gòu)為對(duì)象，建立考慮運(yùn)動(dòng)副間隙的平行四連桿機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)模型，并將含間隙運(yùn)動(dòng)副的間隙矢量模型、間隙接觸碰撞力模型和摩擦力模型嵌入ADAMS軟件進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真，分析含鉸間間隙機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)特性，為研究間隙鉸的動(dòng)態(tài)磨損特性奠定基礎(chǔ)。
　　通過(guò)摩擦性能試驗(yàn)、動(dòng)平衡試驗(yàn)和樣機(jī)性能試驗(yàn)，驗(yàn)證了動(dòng)、靜渦盤鑲嵌自潤(rùn)滑材料的可靠性，動(dòng)平衡試驗(yàn)必要性及試驗(yàn)方法的準(zhǔn)確性，為高性能無(wú)油潤(rùn)滑渦旋壓縮機(jī)的研