基于稳态温度场轴向密封的涡旋齿高研究

分析涡旋压缩机中涡旋齿工作温度分布并建立其稳态温度场模型,基于稳态温度场对涡旋齿高变形进行有限元模拟,研究涡旋齿高变形规律以及对轴向密封的影响,据此提出保证工作过程中齿高变化最小的齿高尺寸偏差设计原则。研究表明:涡旋齿的稳态温度可由其中面温度代替,始端涡旋齿温度为排气温度,温度随展角线性下降;涡旋齿高变形与齿高成正比,涡旋齿始端变形最大,且随涡旋齿展角增大而减小且近似成余弦关系;齿高热变形是影响稳态工作中轴向间隙进而影响涡旋齿轴向密封的主要因素;基于稳态温度场热变形设计齿高尺寸偏差的结果与不考虑温度场的结果相差较大,但试验证明这种设计方法在不提高精度要求的条件下明显提高了涡旋齿轴向密封性能。     

基于workbench平台的涡旋压缩机涡旋齿瞬态流固耦合分析

在workbench平台下提出一种涡旋压缩机流场气体力对涡旋齿边界受力变形影响的瞬态流固耦合计算方法,建立了涡旋压缩机三维流场模型,采用RNG k-ε湍流模型对其工作过程进行模拟从而得到流场分布,流场压力分布沿齿高方向不均匀,曲轴转角90°时涡旋齿内外侧压差在齿头处最大。将流场边界压力载荷加载到涡旋齿边界上,得到任意曲轴转角下的涡旋齿的受力和变形分布,分析了流场变化对涡旋齿受力、变形的影响。得到了涡旋齿的受力和变形规律,此压力载荷施加方法与实际工作状态更接近,计算结果更贴近实际情况。     

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。     

涡旋压缩机单向流固耦合方法与涡旋齿变形分析

提出一种涡旋压缩机气体流场对固体边界受力变形影响的单向流固耦合计算方法,建立了考虑泄漏间隙的带有齿头修正的渐变啮合间隙变壁厚的涡旋压缩机三维几何模型,采用LES湍流模型对其工作过程进行模拟从而得到流场分布,其压力分布沿Z方向不均匀,压差在涡旋型线展角492°处最大。将压力场载荷直接加载到固体边界上,得到任意工作状态下的涡旋齿受力和变形规律,分析了流场变化对固体边界涡旋齿受力、变形的影响。得到了涡旋齿的受力和变形规律,沿涡旋齿型线展角500°处变形最大与压力差分布相符。该压力载荷加载方式更加连续,更接近于实际工作状态,计算结果更为准确。     

小参数涡旋齿的强度可靠性研究

分析了小参数涡旋压缩机压缩腔的压力载荷和温度,建立了小参数涡旋齿的弯曲疲劳强度模型。以天然气涡旋压缩机为例,计算了小参数涡旋齿的弯曲疲劳强度。结果表明,选择合适的排气角、材料和参数,修正涡旋齿的起始端,是提高涡旋齿弯曲疲劳强度的重要方法。     

干式涡旋真空泵涡旋齿应力与变形研究

为了研究涡旋真空泵涡旋齿在气体力作用下的应力分布及变形规律,利用三维建模软件建立双级定涡旋盘有限元分析模型,结合气体流动特性,分析了串联模型两级间气体压力.基于涡旋真空泵涡旋盘的几何理论和力学理论将涡旋齿受到的气体力分解为切向、径向和轴向3个气体力分量,采用有限元分析的方法对双级定涡旋齿进行应力和变形分析.由分析结果可...     

涡旋泵关键部件受力与变形分析

采用CFD方法,建立了涡旋泵内部流动分析模型,得到不同转角下涡旋盘表面的压力载荷分布规律。将流场边界压力载荷施加到涡旋齿表面,得到不同转角下涡旋齿的受力和变形情况。研究表明：最大变形发生在动静涡旋盘啮和处的涡旋齿内侧,液体压力差是导致其变形主要因素。涡旋齿内外侧变形规律基本相同,齿高增加,变形量增加。转速增加,涡旋齿所受的最大应力和最大变形量均明显增大。     

基于流场分析的变截面涡旋齿的强度分析

为了研究涡旋压缩机在多场载荷耦合作用下变截面涡旋齿的变形和应力分布,基于动网格技术,利用Fluent软件对涡旋压缩机工作过程进行流场模拟,将温度场和压力场分析结果直接导入ANSYS软件中,利用间接耦合的方法对动涡旋齿和动、静涡旋齿装配后在单场及多场耦合作用下强度进行分析。结果表明:温度场对涡旋齿变形影响较大,耦合场下的变形并不是各场单独作用下变形之和;装配后涡旋盘的安装间隙对涡旋齿的变形存在干涉,单独分析动涡旋齿时的变形大于装配后的变形;根据应力分布分析,最大值出现在涡旋齿壁厚较大的位置,说明该组合型线涡旋齿具有较强的抗变形能力,可为判断涡旋型线优劣和研究涡旋压缩机间隙与泄漏提供理论基础。     

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。     

基于气-热-固耦合的电动汽车变齿厚涡旋盘有限元分析

为了更准确全面地研究变齿厚涡旋盘实际运转时的应力应变情况,以某型涡旋压缩机为例,根据变齿厚型线方程几何理论,计算排气时刻各工作腔的容积,确定吸、排气工作腔的气体压力载荷以及进、排气工作温度载荷。采用Creo曲线方程建立精确的变齿厚涡旋盘模型,基于有限元理论和气-热-固间接耦合法,分析在气体压力载荷、温度载荷以及接触力载荷综合作用下动涡旋盘齿的应力及应变,并对比分析了不同载荷对轴向、径向变形的影响规律。得出相比于温度载荷,在气-热载荷作用下,涡旋盘齿的应力增大1.03倍,变形量增大75%。接触力载荷对涡旋齿的应力、总变形影响甚微。受载荷分布影响,随着渐开线展开角的展开,涡旋齿总变形量逐渐减小。     

涡旋压缩机的一种高低间断涡旋齿研究

通过改变齿高的方法来提高压缩比,提出了一种高低间断涡旋齿,建立了间断齿在气体压缩过程中的数学模型。间断涡旋齿的工作过程中包括了利用高低压气体混合来提高低压气体压力的步骤,包含了依靠高压气体的膨胀来压缩气体的思路。高低间断涡旋齿不但具有压缩比大、结构紧凑等优点,而且可将曲轴内嵌于动涡旋盘内,减小了动涡旋盘所受的倾覆力矩,因而具有较高的综合性能。     

不同载荷及结构对涡旋齿强度影响的有限元分析

为了研究气-热-固及散热片对涡旋盘的变形及应力的综合影响,应用Solidworks建立动、静涡旋的三维实体模型,基于有限元理论采用间接耦合法对动、静涡旋以及动、静涡旋装配后在气体力及热-固耦合状态下的变形和应力进行分析,由计算结果可知动、静涡旋单独分析时最大变形均发生在涡旋齿头顶部,最大应力发生在涡旋齿头根部,静涡旋的变形和应力比动涡旋略大;温度载荷对动、静涡旋的变形和应力分布影响较大,装配后涡旋盘的变形由于互相干涉和约束而减小;研究在不同轴向间隙和径向间隙情况下,动、静涡旋啮合时的最大变形和应力变化趋势,得出涡旋盘的最佳装配间隙;对比分析涡旋体外设散热片对涡旋齿变形的影响,结果表明设置散热片能减小涡旋压缩机涡旋齿的变形,增加运行可靠性。     

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。     

涡旋压缩机非对称型线圆弧齿端修正的研究

当前涡旋压缩机的涡旋齿通常采用圆渐开线的对称型线，存在吸气过热、低绝热效率、难以提高压缩比等问题。针对这些问题采用非对称圆弧齿端修正的设计，解决了对称圆弧修正中的不足，更好地兼顾内容积比和齿端强度。通过理论计算，该设计缩小了两工作腔内容积比之差，减少排气的气流脉动；同时运用CAE仿真分析在气体温度及压力载荷共同作用下，非对称型线设计的涡旋齿端的应力与变形最大值减小。最后实验证实了非对称型线齿端修正能够降低功耗、提升压缩机的性能与可靠性。     

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。     

基于内压作用的通用型线涡旋齿载荷模型

根据对应的节线类型把压缩腔分为a、b两类,分析压缩腔压力、涡旋齿的作用载荷和应力特点,确定了涡旋齿根弯曲疲劳强度计算准则,得到了基于通用型线的齿根弯曲疲劳强度载荷模型.研究表明：简化涡旋齿为涡旋齿中线,涡旋齿工作时相当于中线内侧受到内压载荷作用,载荷的大小为内外壁面的压力差.涡旋齿上任意点的应力近似于脉动循环的弯曲应力,可用涡旋齿根等效应力用安全系数法以无限寿命计算涡旋齿根弯曲疲劳强度.开始排气角是影响涡旋齿强度和压缩机稳定性的一个重要因素.     

变截面涡旋盘高速铣削仿真加工与实验研究

为减小变截面涡旋盘涡旋齿的变形,提高加工精度,需确定合理的铣削参数。开展了变截面涡旋盘高速铣削仿真与实验研究以确定铣削参数的合理取值范围;选用HT250变截面涡旋盘为研究对象,研究了更接近实际的材料本构模型、刀-屑摩擦模型和热传导控制方程等关键技术;建立了变截面涡旋盘几何模型和简化后的二维铣削模型,利用ABAQUS软件仿真切屑成形过程及不同的铣削参数对铣削力、铣削热影响的变化曲线;通过多因素正交实验加工变截面涡旋盘。结果表明:当主轴转速为3500 r/min、每齿进给量为0.1 mm以及切削深度为2.5 mm时进行铣削更加合理。铣削变截面涡旋盘的研究为加工参数的选择提供了依据和参考;依据实验后所得的铣削参数进行铣削可减小铣削力、铣削温度及齿变形,提高了变截面涡旋盘的加工效率和质量。     

双涡旋齿涡旋压缩机的工作过程特性研究

得到了双涡旋齿涡旋压缩机在工作腔的形成、工作腔之间的相对位置关系、腔内气体的径向泄漏和传热、涡旋盘所受气体力、背压孔和排气孔口气速等方面的性能特点，比较了与单涡旋齿涡旋压缩机在以上方面的不同。结果表明：双涡旋齿结构具有涡旋盘所受气体力波动小、排气脉动小、工作腔内气体的径向泄漏严重和热交换复杂等特点。     

双头涡旋齿涡旋压缩机气体力分析

分析了双头涡旋齿涡旋盘所受的各种气体力，提出了在任意曲轴转角下的各种气体力及工作腔容积的计算公式。与单头涡旋齿所受气体力相比，双头涡旋齿所受的气体力具有变化平稳，波动小等特点。研究结果可在双头涡旋齿涡旋压缩机的设计和研究中直接应用。     

非均匀温度场下涡旋压缩机涡旋盘数值仿真研究

基于热应力场耦合建立了汽车涡旋压缩机涡旋盘有限元模型,涡旋齿载荷边界条件设置为流场离散,在气体压力载荷单独作用、温度场载荷单独作用以及两者耦合作用这三种情况下,对涡旋盘进行受力分析和变形分析, 讨论不同主轴转角的涡旋齿的刚度和强度,最后得到涡旋齿的变形规律和应力分布。分析结果表明:当涡旋盘压缩腔运动到排气孔位置时,涡旋盘处于变形与应力最大的状态,热变形是影响涡旋盘整体变形的主要因素。