车用双涡圈涡旋增压器涡旋齿端面密封的研究

车用双涡旋涡圈增压器在工作过程中,涡旋压缩机动、静涡盘之间的间隙存在泄漏损失。为了减少泄漏损失,提高工作腔的工作效率,在涡旋齿端面加由自润滑材料制成的密封条。通过对密封条受力及材料的分析,优化了密封条的效果,减少了轴向间隙的泄漏,降低了涡旋齿端面的摩擦损失。     

无油涡旋压缩机齿端面密封机构的设计

针对涡旋压缩机齿端面介质泄漏的特点,提出一种齿端面密封机构模型,通过齿端面开设的密封槽内安装自润滑材料密封条和弹簧,实现涡旋齿轴向间隙的密封。通过分析不同位置的密封条所受压差力情况,将密封条的工作状态分为无压差和有压差2种工况,分别建立密封机构的简化力学模型,通过密封条和动涡盘的受力分析,研究弹簧力、压差力和背压气体力3种载荷对密封机构工作过程的影响。结合受力分析结果,从密封槽深度、弹簧位移、背压腔直径等三方面,实现密封机构的结构设计,获得满足密封机构正常工作时的结构参数取值范围,为涡旋齿端面密封机构的设计提供了理论依据。     

无油润滑涡旋压缩机自润滑的研究

无油润滑涡旋压缩机工作过程中相对运动的工作表面因摩擦而产生了功率损失,同时局部造成大量气体介质的泄漏,严重影响了工作性能。通过分析无油润滑涡旋压缩机的工作过程,针对各摩擦部位的特点,提出涡旋齿端面、支架体端面的磨合面加由自润滑材料制成的密封条,防自转机构的摩擦副的运动由直线式改为旋转式,同时曲轴的轴承采用自润滑形式等实现无油自润滑的技术关键。结果表明:密封条可以实现对运动表面的密封、润滑功能,防自传机构旋转式摩擦副降低了实现自润滑的技术难度,自润滑轴承工作性能优良,经济可靠,这些技术可以实现无油润滑涡旋压缩机的自润滑。     

无油涡旋压缩机涡旋盘的应变分析及试验验证

采用Solidworks建立了无油涡旋压缩机动、静涡旋盘的三维模型,运用ANSYS分析软件对涡旋压缩机动涡盘分别在气体力、温度、惯性约束条件下以及在多场耦合载荷下涡旋齿的变形和应力分布规律进行了分析,并研究了不同齿厚和齿高的动涡盘涡旋齿在多场耦合载荷作用下的变形情况,得到涡旋盘的应力分布和涡旋齿变形情况。分析结果表明,对涡旋齿的变形影响最大的载荷是温度载荷场;在腔内气体被压缩时,涡旋齿始端部位温度最高,所受气体力也最大;耦合场下涡旋齿始端顶部变形最大,最大应力出现在齿根部位,且耦合场的最大应力不是各载荷应力的叠加;涡旋齿越高变形越大,涡旋齿越厚变形越小,分析研究结果为定量化确定无油涡旋压缩机的轴向间隙和径向间隙提供了理论依据。     

变截面无油涡旋压缩机轴向间隙泄漏模型的研究

为定量研究变截面无油涡旋压缩机轴向间隙泄漏,基于等熵层流流动理论,建立了变截面涡旋压缩机在任意主轴转角时轴向间隙泄漏量的计算模型。通过求解该模型,分析了泄漏量与泄漏线长度、涡旋齿齿厚、工作腔容积、腔体温度之间的数值关系,得出基圆半径、轴向间隙对泄漏量影响的变化规律。为了验证计算模型的准确性,利用FLUENT软件对涡旋压缩机的工作过程进行仿真模拟,得出泄漏气体的速度、密度,并计算出轴向间隙平均泄漏流量,将模拟结果和理论计算结果进行了对比。结果表明:2种方法所得到的泄漏量变化趋势基本一致,该研究为新型线涡旋压缩机涡旋盘的加工、装配和密封提供理论参考提供理论参考。     

涡旋压缩机轴向间隙中流体在层流流态下的泄漏研究

对有油润滑涡旋压缩机轴向间隙中流体的层流流态进行了分析,建立了纯油单相层流流动和气、油两相层流流动的流动模型,并对流体在两种层流流态下的泄漏量进行了计算.该计算为进一步研究涡旋压缩机涡旋腔中的泄漏提供了重要的理论根据.     

涡旋压缩机轴向问隙中流体在层流流态下的泄漏研究

对有油润滑涡旋压缩机轴向间隙中流体的层流流态进行了分析，建立了纯油单相层流流动和气、油两相层流流动的流动模型，并对流体在两种层流流态下的泄漏量进行了计算。该计算为进一步研究涡旋压缩机涡旋腔中的泄漏提供了重要的理论根据。     

无油涡旋压缩机密封条的有限元分析

为了提高无油涡旋压缩机轴向间隙的密封性能,以涡旋齿顶的聚四氟乙烯密封条为研究对象,对其进行有限元分析。利用三维建模软件建立了密封条和涡旋齿的几何模型,导入有限元软件中进行网格划分。通过齿顶密封模型的受力分析,详细阐述了边界载荷的计算依据,分析了密封条沿渐开线展开角方向的底面和侧面气体力载荷变化规律。设定了密封条的边界条件,对密封条模型进行有限元分析。计算结果表明,借助有限元技术可以获得不同曲轴转角时密封条的应力、变形分布规律,更好地掌握了密封条的工作性能,为密封条的设计提供了新方法。     

型线参数对双涡圈涡旋压缩机性能的影响

由型线方程建立了双涡圈涡旋压缩机涡旋盘几何模型,讨论了双涡圈涡旋齿在加工过程中齿头与刀具的干涉情况,并根据修正后排气角的计算公式给出了任意曲轴转角下任意压缩腔的工作容积以及吸气、排气容积,讨论了双涡圈涡旋压缩机的泄漏模型,并定量分析了径向泄漏线长度。推导出了在基圆半径不变的情况下,能正确啮合的涡旋体型线的起始角范围,定量分析了在圆渐开线起始角或基圆半径不变的情况下,基圆半径或圆渐开线起始角对双涡圈涡旋压缩机性能的影响。     

燃料电池用无油润滑涡旋压缩机研究

根据燃料电池的运行工况和压缩机体积小、质量轻、噪声低的使用要求,燃料电池空气压缩机采用无油润滑双涡圈涡旋式压缩机的结构型式.针对压缩机的结构特点,建立了双涡圈齿头型线修正方程和动涡旋圆盘与支架体之间缝隙泄漏数学模型,给出了压缩机功耗随缝隙宽度变化的试验结果,并对整机性能进行了试验研究.试验结果表明,压缩机排气侧增设冷却水道,可有效降低排气温度和压缩功耗.     

无油润滑涡旋式空气压缩机的工作过程研究

与有油润滑涡旋式压缩机相比，无油润滑涡旋式压缩机的工作过程尤其是泄漏情况有很大的不同。对非设计工况下的容积比变化以及由此造成的泄漏量与压缩指示功等变化进行了理论研究，结合0．16m^3／min无油润滑涡旋式压缩机(转速为2060r／min)的性能测试结果，分析了造成一系列参数变化的原因。研究结果为无油润滑涡旋式空气压缩机的设计奠定了理论基础。     

涡旋压缩机工作腔润滑油密封的实验研究

为了将卧式涡旋压缩机工作腔内的润滑油定量地控制在最佳的范围内,采用在动涡旋盘与支架体间加装润滑油密封结构,通过调节密封比压等参数的大小,准确地控制了从曲轴箱漏入工作腔的润滑油量。并通过实验得出了工作腔内润滑油量与密封比压、相对运动速度、润滑油粘度和气体压缩比等参数间的变化关系。结果表明:该密封结构不但精确地控制了工作腔内的润滑油量,既保证了动静涡旋齿摩擦副的润滑又节省了润滑油的消耗,而且减小了背压腔气体向吸气口的泄漏。     

新型无油涡旋压缩机性能

基于热力学第一定律、质量守恒定律和气体状态方程,综合考虑工作腔的两种内泄漏以及工作腔壁面与介质气体之间的传热,构建了无油涡旋压缩机的热力学模型。运用欧拉法求解所建立的热力学模型,得到了气体在吸气-压缩-排气全过程中容积、温度、压力和质量随主轴转角的变化情况,并对比分析了不同传热和泄漏的影响规律。对研制开发的无油涡旋压缩机进行了变转速性能测试,分别测试了不同排气压力下的温度、排气量、功率。结果表明：传热对压力和温度的影响最大,而泄漏对工作腔质量的影响最大。随着转速的增大,温度、排气量、功率都呈明显的增大趋势。该热力学模型对无油涡旋压缩机的研发和性能分析具有一定的指导和借鉴作用。     

基于瞬态有限元的齿轮箱迷宫密封泄漏研究

针对某高速列车齿轮箱迷宫密封的润滑油泄漏问题,基于ANSA软件建立齿轮箱及迷宫密封结构的有限元模型,并采用FLUENT软件对其进行多相流瞬态仿真分析,研究迷宫密封结构的相对啮合深度、节流齿厚、径向间隙、回油孔直径及个数、齿与台阶距离、齿宽、密封间隙对润滑油泄漏量的影响。结果表明：当相对啮合深度大于0.5时,润滑油泄漏量与相对啮合深度呈负相关;润滑油泄漏量与节流齿厚、回油孔直径、回油孔数量呈负相关;润滑油泄漏量与径向间隙、齿宽、齿与台阶距离、密封间隙呈正相关。根据研究结果对迷宫密封结构进行改进,改进后的迷宫密封结构润滑油泄漏量降低为原始泄漏量的3.6%。     

涡旋压缩机径向迷宫密封迷宫槽的优化研究

针对涡旋压缩机的直通型径向密封效果欠佳的难题,提出了多种形式的迷宫槽结构。采用GAMBIT软件建立迷宫槽非结构化网格模型,利用FLUENT软件模拟计算了迷宫槽内的流体流动状态及泄漏损失,搭建迷宫槽的烟雾示踪剂试验台,结合试验分析了泄漏气体的泄漏流动状态及泄漏损失。结果表明:理论分析与模拟计算的泄漏损失情况相吻合;泄漏会随着间隙的增大和漩涡的增加而增大;槽型对泄漏量的影响会随着间隙的增大而逐渐减小;得到了双阶梯槽在间隙为0.002mm时的密封性能最好。为涡旋压缩机迷宫密封的优化设计拓宽了思路。     

齿形对类迷宫密封性能的影响研究

针对类迷宫密封结构形式与往复式压缩机气缸与活塞之间密封性能的问题,深入讨论了不同齿形对类迷宫密封的密封性能影响。采用CFD方法对4组不同的齿形结构进行数值模拟,并把数值模拟结果与理论计算结果进行对比。对比结果表明:当齿形深宽比一定时,齿形结构对密封性能影响较大,其中梯形齿比圆弧形齿的泄漏量多21%;圆弧形齿最容易使流体形成能量耗散的涡旋,密封效果最好。     

涡旋压缩机机构误差对密封间隙的影响分析

根据曲柄销防自转涡旋压缩机的结构,从平面杆件机构的基本原理出发,分析了机构尺寸误差引起动涡旋自转误差模型,并建立了动涡旋自转误差对动、静涡旋密封间隙影响的计算式,通过算例对曲轴回转一周自转误差引起密封间隙的变化及对压缩机气密性、稳定性和安全性的影响进行了分析讨论。结果表明,对于回转半径固定式曲轴结构的涡旋压缩机,由于曲轴偏心为定值,动涡旋逆时针自转时泄漏间隙增大使密封性能变差,泄漏增加。动涡旋顺时针自转时泄漏间隙减小,较大的自转角有可能造成动、静涡旋齿面硬接触,使摩擦损失增大,长时间运转涡旋齿易产生疲劳断裂,因此设计时应严格控制加工精度,减少尺寸误差带来的不利影响。