涡旋压缩机曲轴及曲轴部件的有限元分析

根据油润滑涡旋压缩机的动力学特性,建立曲轴及曲轴部件两种机构的物理模型和有限元模型。利用ANSYS Workbench有限元分析软件对涡旋压缩机曲轴及曲轴部件的固有特性进行分析,得出前六阶固有频率及各阶振型。分析比较两种情况下固有频率和振型的差异,为曲轴的优化设计与涡旋压缩机的振动分析提供相关依据。     

十字滑环防自转机构间隙对涡旋啮合特性的影响

为了探讨涡旋压缩机中十字滑环防自转机构间隙对涡旋啮合特性的影响.根据压缩腔的几何学理论,建立了动涡旋发生自转时涡旋型线的描述方程,确定了涡旋盘自转前后啮合位置的变化规律.并通过结合啮合规律和几何关系,推导出自转角与涡旋盘径向啮合间隙的关系表达式.在得到动静涡旋盘为保证正常工作可允许的最大自转范围的同时,以动涡旋盘与十字...     

基于信息熵的涡旋压缩机振动信号分析

为了定量描述涡旋压缩机的运行状态,应用信息熵理论,建立了一种基于时域的奇异谱熵、频域的功率谱熵、时 频域小波能量谱熵和小波空间特征谱熵的振动信号分析方法,并作为综合评价涡旋压缩机振动状态的定量特征指标。实现了在恒转速条件下涡旋盘固有频率的识别,定量分析了动涡盘轴向振动、径向柔性机构及轻微液击等对压缩机的影响。揭示了变转速条件下涡旋盘3种周期激变的运动形式及信息熵随着压缩机转速变化的规律。研究结果为涡旋压缩机故障诊断提供了基础数据。     

WYK3.75全封闭涡旋式制冷压缩机

该涡旋压缩机是具有国际80年代先进水平的新型压缩机。这种压缩机是靠两个互相啮合的渐开线涡旋盘来完成压缩循环。一个涡盘是固定的,称为静涡盘;另一个涡盘围绕静涡盘中心做轨道式旋转运动,称为动涡盘。压缩机通过涡盘外边缘的两个进气口同时吸气。由于初     

涡旋压缩机工作腔流道仿真模拟及几何模型研究

涡旋压缩机运行过程中工作腔内部流场状态参数难以通过试验测试获取。所以采用数值模拟的方法获得动、静涡旋盘啮合过程中流场的运动变化规律已成为涡旋压缩机热点方向之一。为此,以圆渐开线型线的动、静涡旋盘为对象,从涡旋压缩机的三维实体模型中简化并得到了带有移动边界和轴向间隙的动、静涡旋盘啮合的三维流场数值模型。该模拟以R134a为工作介质,满足流体控制方程和气体状态方程,湍流模型采用RNG k-ε模型;利用CFD动网格技术设置流场边界,通过内部网格的拉伸、变形获得了工作腔内流体流动的压力、温度和速度的动态分布规律,探索了压缩过程中腔内压力、温度、速度分布不均匀的原因,并针对不同非整数圈和不同转速下的压缩机工作腔进行模拟和对比分析,为今后涡旋压缩机的研发提供理论基础。     

涡旋压缩机通用涡旋型线啮合条件研究

针对涡旋压缩机研究领域中的通用型线啮合条件和型线方程相关理论的不完整性,总结了国内外文献关于控制方程和通用型线啮合条件的研究内容,利用平面曲线啮合、微分几何关系、向量计算等理论,根据涡旋压缩机实际工作原理建立了动静盘涡旋型线啮合的数学模型。分别利用动静盘涡旋型线向量表达式证明控制方程,给出讨论;用数学形式说明了通用型线啮合广义条件;通过求取动静盘涡旋型线在啮合点上的曲率半径,验证了以向量表示的型线啮合的必然性。综合以上研究总结得出了比较完整的涡旋型线共轭啮合条件及对应动静盘涡旋型线方程。     

刚柔耦合的涡旋压缩机转子系统的动力学分析

以涡旋压缩机转子系统为研究对象,采用Bushing连接模拟轴承,运用Ansys Workbench软件建立了考虑轴承刚度、小轴和动涡旋盘柔性的涡旋压缩机转子系统的刚柔耦合模型,进行了刚柔耦合动力学分析,得到了实际工况和理想工况时运动副反力,以及实际工况时小轴和动涡旋盘的应力、应变情况。仿真结果表明:实际工况时滚针轴承不承担动涡旋盘的倾覆力矩,倾覆力矩由3对7001轴承来承担,并造成轴向气体力分配不均匀,使2号7001轴承受力过大;小轴、动涡旋盘的强度和刚度符合设计要求。研究结果为涡旋压缩机结构设计和优化提供了理论指导。     

圆渐开线型线的涡旋压缩机内部流场模拟分析

涡旋压缩机运行过程中工作腔内部流场状态参数难以通过试验测试获得。为此,以圆渐开线型线的动、静涡旋盘为对象,建立了带有动边界、径向与轴向间隙的动、静涡旋盘啮合的三维流场数值模型。利用CFD动网格技术设置流场边界、内部网格的变形,获得动、静涡旋盘啮合过程内部流场参数,并结合试验对模拟模型进行验证。结果表明:模拟结果与试验结果基本一致,获得了工作腔内流体流动压力和速度的动态分布规律,探索了压缩过程中腔内压力、速度、温度分布不均匀的原因。     

变截面涡旋盘热模态分析

涡旋盘是涡旋压缩机内部重要的零件之一,其工作过程中腔内部产生的热量使温度升高,产生温度梯度及热应力,影响了结构的固有动力学特性。通过ANSYS的模态分析,对涡旋盘分别进行了不考虑温度效应的模态分析与热结构模态分析,得到了其前六阶模态及对应振型。结果表明,温度使涡旋盘的不同阶的模态值变大,其振动幅度随固有频率的增加而变大。这对涡旋压缩机的结构设计和动力学研究具有重要意义。     

ADAMS/View环境下的涡旋压缩机动态仿真设计

针对某型涡旋压缩机,在ADAMS/View环境下建立了虚拟样机仿真模型。通过ANSYS平台生成模态中性文件（MNF文件）,实现了曲轴、动涡盘及十字滑环的柔性化设计,创建了涡旋压缩机的刚柔耦合模型。在柔性体动力学仿真基础上,分析了涡旋齿的啮合规律,明确了曲轴与十字滑环的运动状态,并计算出了主轴系统在启动阶段更为精确的速度、加速度变化规律,指出：主轴启动0.3 s后,涡旋压缩机趋于稳定运行。动态仿真结果为涡旋压缩机的技术进步提供了重要参考和依据。     

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。     

基于流场的变截面动涡盘热应力变形分析

建立了变截面动涡旋盘的三维几何模型。选择结构单元SOLID185,生成其有限元模型。对涡旋压缩机流场分析得到的模拟结果,进行插值拟合处理,得到了涡旋盘表面与压缩工质的对流换热系数及温度分布函数。由此对变截面动涡盘分别在线性温度场和基于流场分析的温度场进行热分析,得到了两种热边界载荷情况下涡旋盘的温度场分布,以及热变形和Mises应力结果。比较动涡盘的两种分析结果,说明涡盘热载荷的线性简化是合理的,基于流场的有限元分析更加符合涡旋压缩机的实际工况。     

不同材料的变截面涡旋压缩机动涡盘的应力和变形分析

采用Pro/E软件建立了涡旋压缩机动涡旋盘实体模型,运用Workbench分析软件分别对铸铁、铸铝、铸铜3种材料在气体力和温度场共同作用下进行应变分析;分析结果表明:动盘在排气口的涡齿齿根处应力与变形最大,并且3种材料的最大应力都远小于它们各自的屈服强度,最大变形量也基本相同。该分析结果为后续涡旋盘的选材提供了理论依据。     

通用型线涡旋压缩机的误差及运动分析

根据径向柔性机构的结构,从平面杆机构的基本原理出发,分析了通用型线涡旋压缩机的柔性机构运动学模型、各接触点的约束、动涡旋盘和柔性机构的运动状态、平稳性指标、各零件误差的影响系数、动静盘之间的啮合状态和间隙以及精度补偿的机理,揭示了径向柔性机构和动盘运动的平稳性、型线类型与啮合精度的内在联系,为压缩机零件精度的分析与综合奠定了基础。     

径向间隙对涡旋压缩机性能的影响

针对涡旋压缩机各压缩腔之间的泄漏问题,对不同径向间隙工况下的涡旋压缩机内部流场特性进行了研究。首先,建立了某型涡旋压缩机真实尺寸的流体域模型,分析了涡旋压缩机工作腔内流动应遵循的规律;然后,利用PumpLinx软件生成了涡旋压缩机流体域结构化网格,并对其不同径向间隙工况下的内部流场进行了数值模拟;最后,研究了径向间隙对涡旋压缩机压力、进出口的质量流量、动涡旋盘的轴功率等特性的瞬态和平均值影响规律。研究结果表明：涡旋压缩机中同一压缩腔的压力分布均匀,而温度分布不均匀,径向间隙越大,则温度不均匀性越明显;当径向间隙从0.02增大到0.08时,压缩机进出口平均质量流量减少,容积效率从92.7%下降到67.9%,而动涡旋盘的平均轴功率增加18.7%;因此,控制径向间隙对改善压缩机动涡旋盘受力不均匀性,提高压缩机的容积效率,减少其功耗具有重要意义。     

通用涡旋型线中心压缩腔几何修正方法研究

涡旋压缩机具有结构简单、效率高、节约能源、噪声小等优点,但实现上述诸多优点,其动、静涡旋盘的装配精度的要求非常高。为了解决这一难题,在涡旋压缩机的设计研究中,对涡旋型线进行修正的设计方法就显得非常重要。利用Pro／Engineering工程软件,通过修正通用涡旋型线的中心压缩腔的几何形状,可使得顶隙容积达到零间隙的效果。在没有间隙或者干扰存在的情况下,两对涡旋型线完全啮合时,接触发生在一点或者一条线上,同时,修正之后的涡旋压缩机中心压缩腔的包裹壁厚得以增厚,增加了根部的强度。由于根部附近段壁厚的增加,使一对涡旋腔在压缩终了瞬时构成的一对啮合封闭腔容积迅速减小,因而压缩比得到进一步提高,同时,使可开设的最大排气孔直径增大,减小了排气阻力．     

基于结构化网格涡旋压缩机泄漏状态研究

针对涡旋压缩啮合间隙存在复杂的泄漏问题,提出了一种考虑动涡盘公转运动且分区的泄漏模型,得到了涡旋压缩机啮合间隙处不同区域内流场的分布规律,对现有的泄漏模型进行了进一步补充;并采用了结构化动网格模型进行数值模拟研究,对啮合间隙处网格进行了加密,解决了涡旋压缩机采用非结构化网格模型由于网格的重构再生啮合间隙仅有单层网格导致模拟结果不准确的问题,得到了内部流场和啮合间隙处的流态特点,以及啮合间隙处泄漏速度、进气口与排气口质量流量与主轴转角的关系。     

涡旋压缩机动涡旋盘端面摩擦副多转速下磨损影响分析

针对涡旋压缩机工作过程中动涡旋盘端面在常见工况下因表面磨损过大导致气体泄漏问题,以某型号涡旋压缩机为研究对象,建立动涡旋盘端面摩擦副受力分析模型,分析作业过程中动涡旋盘端面受载荷变化情况;利用有限元数值模拟得到动涡旋盘在典型工况下不同转速时端面摩擦副动态接触应力变化云图,在端面磨损实验机上测得动涡旋盘常用材料QT400磨损系数,通过修正Archard磨损模型并结合有限元磨损仿真计算出在不同转速下QT400的磨损深度值,并根据材料PV值原理设计实验方案分析QT400的磨损机制。结果表明：动涡旋盘转速越快,接触应力值较大的区域磨损深度值越大：材料磨损机制主要为疲劳磨损,随着载荷增大磨损机制不断向黏着磨损转化,并伴随有少量的磨粒磨损,该研究对涡旋压缩机动涡旋盘结构改进具有一定的参考价值。     

涡旋压缩机啮合理论及通用型线控制方程

从涡旋压缩机工作过程入手，阐述了涡旋压缩机工作时涡旋盘啮合的广义条件，进而从广义条件出发推导了涡旋盘型线的通用控制方程。用通用型线方程给出了常用型线形式的表达式     

基于摆角电机的直驱涡旋压缩机相角调整方法

针对直驱涡旋压缩机动、静涡旋盘安装相角无法调整的问题，提出了一种基于摆角电机的直驱涡旋机相角调整方法。首先，提出了基于摆角电机的直驱涡旋机架构方案，分析了动涡旋盘型线特点及其相角调整的机理；然后，提出了动涡旋盘相角调整的方法，即通过动涡旋盘运行轨迹上任意3个非重合点，推算出了动涡旋盘的平动轨迹圆半径，在确定动涡旋盘的调整相角方向后，进行了相角调整寻优；最后，搭建了直驱涡旋压缩机相角调整的实验平台，对上述方法的可行性进行了验证。实验结果表明：当动涡旋盘的调整相角为-4°时，推算的平动轨迹圆半径达到最大R=4.686 mm,理论计算平动轨迹圆半径r=4.721 mm,两者之间相对误差为0.73%。研究结果表明：利用该方法可有效调整涡旋压缩机动涡旋盘的相角。