无油涡旋压缩机轴向间隙泄漏与齿顶密封研究
发布时间：2021-12-29 12:08
涡旋压缩机因其高效低噪、节能省材等特点被广泛应用于制冷、空调等行业。随着无油涡旋压缩机的飞速发展,食品机械、医疗机械、新能源等领域的应用也与日俱增。由于涡旋压缩机是依靠两个涡旋盘啮合形成容积变化而实现气体压缩,因此两盘之间必然存在轴向和径向啮合间隙,由此引起的介质内部泄漏是影响涡旋压缩机效率和在大功率工况下应用的技术难题,特别是轴向间隙的泄漏问题一直是涡旋压缩机开发的瓶颈。本文以变截面无油涡旋压缩机为研究对象,从涡旋齿型线几何设计理论出发,分析了多场耦合下涡旋齿变形对轴向间隙的影响。利用流体力学和密封技术的知识研究轴向间隙泄漏机理及其控制方法,基于工程应用需求设计涡旋盘轴向间隙密封结构和研制高性能密封材料。为研制具有核心竞争力的高效无油涡旋压缩机提供了理论参考。论文具体研究工作和成果如下:（1）变截面型线生成理论的间隙泄漏线计算模型研究。根据型线啮合理论,建立组合型线方程,确立各工作腔瞬时容积计算方法。基于工作腔瞬时型线组成理论,建立组合型线轴向间隙的径向泄漏线长度关于主轴转角的函数,拓展出径向泄漏线的通用计算模型。分析了型线参数对泄漏线长度的影响。基于泄漏线计算方法进行涡旋齿气体力的...
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：131 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
涡旋压缩机结构图
无油涡旋压缩机轴向间隙泄漏与齿顶密封的研究14由于曲柄始终与涡旋齿具有相同的运动规律，则任意瞬时曲柄的运动方向就是动、静涡旋齿啮合点切线方向[109]，满足：1OO∥gR∥tR图2.1共轭型线间的啮合又由于gtgtgtOMRR[Rcos(π/2)Rcos()]i[Rsin(π/2)Rsin()]j可得M点处的切向量为：1ddOMT(2.3)又因为ororRcosRsin1OOij，1TOO，其中：orR动、静涡旋盘的中心距。综上可得：tgddRR(2.4)上式为满足涡旋齿型线的关键条件。2.1.3通用型线的基本形式由文献[108]可知通用型线有三种基本形式，变截面涡旋齿型线是在满足式(2.4)的基础上建立起来的，由多条曲线构成。变截面涡旋齿在保持压缩量不变情况下，减少涡旋齿的圈数，降低了泄漏量。当内圈工作表面选用圆渐开线，外圈型线选择圆弧时，具有较大的面积利用系数。通用型线的数学表达式如下：g01g01223g0123():()cos():()tCCttCCtCtCCtCtCtⅠ:ⅡⅢRRR过渡型腔的型线形式较多，但始终需要满足式(2.4)，并且在求解时连接点处tR和t1R
图2.2双圆弧修正涡旋齿
【参考文献】：
期刊论文
[1]涡旋式流体机械非稳态数值模拟及泄漏流动分析[J]. 郭鹏程,王贤文,孙帅辉,宋哲. 水动力学研究与进展（A辑）. 2020(01)
[2]利用Frenet活动标架构建涡旋压缩机型线的新方法[J]. 刘涛,侯才生,李银萍. 哈尔滨工业大学学报. 2020(01)
[3]电动涡旋压缩机动涡盘的轴向平衡问题研究[J]. 刘兴旺,万春焕,康小兵. 流体机械. 2019(11)
[4]涡旋膨胀机齿头修正的理论研究[J]. 彭斌. 流体机械. 2019(06)
[5]涡旋压缩机的变基圆型线研究[J]. 丁佳男,张英莉,岳向吉,巴德纯. 东北大学学报(自然科学版). 2019(05)
[6]基于Frenet标架的变截面涡旋齿齿厚变化规律研究[J]. 侯才生,刘涛. 哈尔滨工程大学学报. 2019(06)
[7]聚酰亚胺填充PTFE材料在涡旋压缩机齿顶密封条中的应用[J]. 王建吉,刘涛. 流体机械. 2018(11)
[8]聚酰亚胺填充PTFE复合材料摩擦学性能的研究[J]. 王建吉,刘涛. 功能材料. 2018(09)
[9]基于叶片数和叶片出口直径的MVR高压离心风机性能改进[J]. 刘燈,李晶,凌祥. 流体机械. 2018(08)
[10]无油涡旋压缩机涡旋盘的应变分析及试验验证[J]. 彭斌,李要红,赵生显. 流体机械. 2018(07)
博士论文
[1]涡旋压缩机动力特性及仿真模拟研究[D]. 余洋.兰州理工大学 2014
[2]无油润滑双涡圈涡旋压缩机动力特性研究[D]. 赵嫚.兰州理工大学 2013
[3]无油涡旋压缩机腔内流场建模仿真及实验研究[D]. 肖根福.南昌大学 2013
[4]提高变频涡旋压缩机压缩性能的方法研究[D]. 刘兴旺.兰州理工大学 2011
[5]涡旋压缩腔几何模型与涡旋齿强度研究[D]. 强建国.兰州理工大学 2007
[6]多涡旋齿涡旋压缩机啮合型线理论研究[D]. 王君.兰州理工大学 2006
硕士论文
[1]涡旋式压缩机内泄漏机理研究[D]. 张兰霞.兰州理工大学 2017
[2]多载荷耦合作用的涡旋压缩机涡旋齿变形规律研究[D]. 吴开波.中国矿业大学 2016
[3]变截面涡旋压缩机动涡盘热—结构耦合的应力和变形分析[D]. 王永威.兰州理工大学 2014
[4]涡旋压缩机整场数值模拟及工作特性研究[D]. 张晓慧.中国石油大学(华东) 2014
[5]变截面涡旋压缩机数学模型的研究[D]. 孙迎.兰州理工大学 2012
[6]新型机械密封实验装置研发[D]. 高洪岩.中国石油大学 2011
本文编号：3556098
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：131 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
涡旋压缩机结构图
无油涡旋压缩机轴向间隙泄漏与齿顶密封的研究14由于曲柄始终与涡旋齿具有相同的运动规律，则任意瞬时曲柄的运动方向就是动、静涡旋齿啮合点切线方向[109]，满足：1OO∥gR∥tR图2.1共轭型线间的啮合又由于gtgtgtOMRR[Rcos(π/2)Rcos()]i[Rsin(π/2)Rsin()]j可得M点处的切向量为：1ddOMT(2.3)又因为ororRcosRsin1OOij，1TOO，其中：orR动、静涡旋盘的中心距。综上可得：tgddRR(2.4)上式为满足涡旋齿型线的关键条件。2.1.3通用型线的基本形式由文献[108]可知通用型线有三种基本形式，变截面涡旋齿型线是在满足式(2.4)的基础上建立起来的，由多条曲线构成。变截面涡旋齿在保持压缩量不变情况下，减少涡旋齿的圈数，降低了泄漏量。当内圈工作表面选用圆渐开线，外圈型线选择圆弧时，具有较大的面积利用系数。通用型线的数学表达式如下：g01g01223g0123():()cos():()tCCttCCtCtCCtCtCtⅠ:ⅡⅢRRR过渡型腔的型线形式较多，但始终需要满足式(2.4)，并且在求解时连接点处tR和t1R
图2.2双圆弧修正涡旋齿
【参考文献】：
期刊论文
[1]涡旋式流体机械非稳态数值模拟及泄漏流动分析[J]. 郭鹏程,王贤文,孙帅辉,宋哲. 水动力学研究与进展（A辑）. 2020(01)
[2]利用Frenet活动标架构建涡旋压缩机型线的新方法[J]. 刘涛,侯才生,李银萍. 哈尔滨工业大学学报. 2020(01)
[3]电动涡旋压缩机动涡盘的轴向平衡问题研究[J]. 刘兴旺,万春焕,康小兵. 流体机械. 2019(11)
[4]涡旋膨胀机齿头修正的理论研究[J]. 彭斌. 流体机械. 2019(06)
[5]涡旋压缩机的变基圆型线研究[J]. 丁佳男,张英莉,岳向吉,巴德纯. 东北大学学报(自然科学版). 2019(05)
[6]基于Frenet标架的变截面涡旋齿齿厚变化规律研究[J]. 侯才生,刘涛. 哈尔滨工程大学学报. 2019(06)
[7]聚酰亚胺填充PTFE材料在涡旋压缩机齿顶密封条中的应用[J]. 王建吉,刘涛. 流体机械. 2018(11)
[8]聚酰亚胺填充PTFE复合材料摩擦学性能的研究[J]. 王建吉,刘涛. 功能材料. 2018(09)
[9]基于叶片数和叶片出口直径的MVR高压离心风机性能改进[J]. 刘燈,李晶,凌祥. 流体机械. 2018(08)
[10]无油涡旋压缩机涡旋盘的应变分析及试验验证[J]. 彭斌,李要红,赵生显. 流体机械. 2018(07)
博士论文
[1]涡旋压缩机动力特性及仿真模拟研究[D]. 余洋.兰州理工大学 2014
[2]无油润滑双涡圈涡旋压缩机动力特性研究[D]. 赵嫚.兰州理工大学 2013
[3]无油涡旋压缩机腔内流场建模仿真及实验研究[D]. 肖根福.南昌大学 2013
[4]提高变频涡旋压缩机压缩性能的方法研究[D]. 刘兴旺.兰州理工大学 2011
[5]涡旋压缩腔几何模型与涡旋齿强度研究[D]. 强建国.兰州理工大学 2007
[6]多涡旋齿涡旋压缩机啮合型线理论研究[D]. 王君.兰州理工大学 2006
硕士论文
[1]涡旋式压缩机内泄漏机理研究[D]. 张兰霞.兰州理工大学 2017
[2]多载荷耦合作用的涡旋压缩机涡旋齿变形规律研究[D]. 吴开波.中国矿业大学 2016
[3]变截面涡旋压缩机动涡盘热—结构耦合的应力和变形分析[D]. 王永威.兰州理工大学 2014
[4]涡旋压缩机整场数值模拟及工作特性研究[D]. 张晓慧.中国石油大学(华东) 2014
[5]变截面涡旋压缩机数学模型的研究[D]. 孙迎.兰州理工大学 2012
[6]新型机械密封实验装置研发[D]. 高洪岩.中国石油大学 2011
本文编号：3556098
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