多渦旋齒渦旋壓縮機(jī)嚙合型線理論研究.pdf

1、渦旋壓縮機(jī)作為一種新型高效的容積式壓縮機(jī)，與其它類型壓縮機(jī)相比具有許多不可替代的優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于制冷空調(diào)領(lǐng)域中。隨著逐漸向大氣量和大功率方向的發(fā)展，采用雙渦旋齒及更多齒數(shù)的多渦旋齒結(jié)構(gòu)在增大排氣量、減小渦旋盤外徑及降低相對滑動速度等方面的顯著優(yōu)勢得到了越來越多的認(rèn)可，然而多渦旋齒嚙合型線作為多渦旋齒渦旋壓縮機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)問題，所得到的研究甚少。本文以教育部高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專項(xiàng)科研基金項(xiàng)目“多條渦旋齒型線的嚙合理論研究”為依托，建立

2、了多渦旋齒嚙合型線構(gòu)建的數(shù)學(xué)模型，并以此作為理論依據(jù)就單渦旋齒及任意齒數(shù)的多渦旋齒的基體型線、型線修正方法及其幾何理論等問題展開了深入的理論研究，建立了包含單渦旋齒在內(nèi)的多渦旋齒嚙合型線理論體系；并設(shè)計(jì)研制了雙渦旋齒渦旋壓縮機(jī)。 通過提出公轉(zhuǎn)中心位置模型將兩動靜渦旋運(yùn)動關(guān)系、多渦旋齒型線生成規(guī)律和共軛型線的判定與求解這三方面緊密的結(jié)合在一起，建立了多渦旋齒嚙合型線構(gòu)建的數(shù)學(xué)模型，確定了最終嚙合點(diǎn)的位置，得到了圓弧、圓漸開線和線段

3、等常用型線作為單渦旋齒和多渦旋齒嚙合型線的條件，為本文多種多渦旋齒嚙合型線的提出奠定了理論基礎(chǔ)，并為之提供了能實(shí)現(xiàn)正確嚙合的證明。 完善了單渦旋齒雙圓弧修正設(shè)計(jì)的解析法，得到了任意齒形參數(shù)及任意時刻修正渦旋齒各工作腔容積和任意排氣角下修正渦旋齒壓縮比的精確計(jì)算公式；揭示了雙圓弧修正齒形的內(nèi)在規(guī)律和存在條件，提出了第Ⅱ類雙圓弧修正齒形和修正角及修正展角分別為最小值時的極值修正齒形，完善了雙圓弧型線修正理論；針對單渦旋齒雙圓弧修正齒

4、形的固有缺點(diǎn)“只有一個獨(dú)立的齒形參數(shù)，壓縮比和齒頭強(qiáng)度呈反向變化”，提出了綜合性能優(yōu)于雙圓弧修正方法的多對圓弧修正方法和圓漸開線修正方法，并建立其幾何理論。 創(chuàng)建了雙渦旋齒能實(shí)現(xiàn)完全嚙合的雙圓弧型線修正方法，并建立其幾何理論，得到了修正型線方程、修正渦旋齒軸向投影面積和任意曲軸轉(zhuǎn)角下的壓縮腔容積的精確計(jì)算公式，分析了各齒形參數(shù)對修正渦旋齒性能如壓縮比和齒頭強(qiáng)度等的影響；將雙圓弧修正方法擴(kuò)展到三渦旋齒及四渦旋齒場合，得出了多渦旋齒

5、雙圓弧修正齒形的通用生成方法和共同特點(diǎn)，完善了的多渦旋齒雙圓弧型線修正理論。 建立了多渦旋齒的正多邊形漸開線、代數(shù)螺線等7種基體型線，確定了適用條件或型線方程；建立了多渦旋齒的雙圓弧修正、圓漸開線修正等10種對稱及非對稱全嚙合型線修正方法，并對修正齒形進(jìn)行了性能比較；提出了漸開線類型線的通用型線修正齒形，使得型線修正的適用范圍擴(kuò)大到圓漸開線、正多邊形漸開線等漸開線類基體型線；建立起了包含單渦旋齒在內(nèi)的多渦旋齒嚙合型線理論體系。

6、 根據(jù)排氣孔的開設(shè)原則，確定了雙渦旋齒和三渦旋齒的全嚙合及非全嚙合渦旋齒的排氣孔理論開設(shè)區(qū)域，確定了排氣孔的可用開設(shè)形狀；分析了齒數(shù)不同對多渦旋齒渦旋壓縮機(jī)的排氣量、壓縮比和渦旋盤外徑等方面的影響；從工作腔的形成規(guī)律、工作腔內(nèi)氣體間的泄漏及換熱、排氣氣速和渦旋盤所受氣體力等方面分析了雙渦旋齒與單渦旋齒渦旋壓縮機(jī)在工作過程中的不同特點(diǎn)。 利用本文所建立的多渦旋齒嚙合型線理論設(shè)計(jì)研制了雙渦旋齒渦旋空壓機(jī)，對其性能進(jìn)行測試，驗(yàn)證