单螺杆压缩机星轮动力学特性研究

对单螺杆压缩机在无理论啮合误差时星轮的准静态载荷进行了分析,建立了相应的力平衡方程组;同时,在考虑啮合副存在啮合传动误差的基础上,运用冲击动载理论及啮合副传动精度分析结果,建立了计算实际啮合动载的数学模型,并用实验加以验证．研究结果为星轮设计、啮合副抗磨、减振及压缩机摩擦功耗精确计算等提供了动力学分析基础．     

单螺杆压缩机内部泄漏及其对性能影响的研究

分析了喷油单螺杆压缩机的内部泄漏，把泄漏流动简化为３种流态，从而建立了计算各泄漏通道瞬时泄漏流量和泄漏通道壁面相对运动引起的流体粘性剪切功耗的数学模型，此模型考虑了泄漏通道的截面积，间隙、长度、壁面相对速度、喷油量、油和气体的粘性、压差等因素对泄漏量的影响，比较了所研制的样机在不同工况下的实验值及计算值，给出了典型工况下的泄漏率和粘性剪切功耗的分布，并由此得出了一些有助于改进单螺杆压缩机性能的结论     

CP型单螺杆压缩机的计算机辅助设计

基于CP型单螺杆压缩机工作原理和主要零部件设计计算方法，利用三维建模、工程数据库、三维动画和可视界面等先进技术，完成了集实体建模、参数化设计和绘图、动画演示等功能于一体的计算机辅助设计系统。     

单螺杆制冷压缩机单滑阀能量调节机构的几何特性分析

为了分析单螺杆制冷压缩机单滑阀能量调节机构的工作特性,基于压缩机的工作过程确定了滑阀在不同负荷下的特征角度,得到了不同负荷下任意转角位置处的有效旁通面积和有效排气孔口面积。分析了旁通口初始位置与排气口初始位置对有效旁通面积、有效排气口面积、气量调节范围和内容积比调节的影响。结果表明:旁通口初始位置越靠近排气端,滑阀在相同的轴向位移下所能调节的气量范围越大,当旁通口初始位置向排气端移动的距离从0增加到15mm时,气量调节范围增大了20%;排气孔口初始位置影响排气开始时间及内容积比,当排气口初始位置向排气侧移动的距离从0增加到15mm时,排气开始角延迟了10°,内容积比增大至2.25倍。通过对单滑阀调节机构几何特性的分析,为今后滑阀调节过程的研究以及滑阀的优化设计提供了基础。     

单螺杆压缩机齿型的多圆柱包络原理

为提高单螺杆压缩机的耐磨与密封性能,结合单螺杆压缩机多直线包络及单圆柱包络原理,根据"多段啮合、分散磨损"提高星轮寿命的设计方法,提出了单螺杆压缩机的多圆柱包络啮合副,并给出其型线方程.采用这种新型线能使啮合副中的啮合点在整个星轮齿面上均匀移动,克服了国内外现有单螺杆压缩机啮合副星轮齿面上只有一条棱线接触、啮合副易磨损的致命缺陷.这种啮合副能大幅减小星轮磨损,提高单螺杆压缩机的寿命与容积效率,增加机器的运行可靠性,并且可采用铣削法加工,加工效率高,精度容易控制.     

单螺杆压缩机啮合副油膜流场数学模型研究

本文针对单螺杆压缩机啮合副油膜流场数学模型进行研究。目前对于该油膜流场的模拟,常采用的模型为油膜压力分段计算模型,而此模型未考虑润滑油沿星轮齿长方向上的流动和星轮齿面扩散区域导致的油膜负压,是否适用于啮合副油膜流场计算,仍未有直接实验验证结果。为此,本文建立了啮合副间隙的三维模型,考虑了沿星轮齿长方向上的润滑油流动和几何扩散区域的空穴现象,提出了油膜流场数值模拟计算模型,搭建了啮合副油膜流场压力测试实验台,并基于ANSYS FLUENT对实验台啮合副间隙内的油膜压力场进行模拟,且将实验结果与本文模型和油膜压力分段计算模型进行对比分析,并考察了两种数学模型的精确度和适用性。对比结果表明：油膜压力分段计算模型得出的油膜压力场整体大于本文模型得出的压力场;油膜压力分段计算模型在星轮齿型面为单直线型面且螺杆转速较低时,与实验结果吻合较好;而本文模型在三种型面以及两种螺杆转速下均与实验结果吻合良好。     

两级单螺杆压缩机气体阻力矩变化特性研究

为了减小两级单螺杆压缩机电机负载转矩的波动,基于单螺杆压缩机力学特性,建立了两级单螺杆压缩机串联螺杆转子的力学模型,研究了串联螺杆转子的气体阻力矩变化特性,计算分析了空气质量流量为40.6 kg/m³的两级串联单螺杆压缩机在不同排气压力下的气体阻力矩波动比,并与任意一级独立运行的单螺杆压缩机的气体阻力矩波动比进行了比较。研究结果表明：对于工质质量流量为固定值的单螺杆压缩机,存在确定的压比,使其气体阻力矩波动比最小;两级串联单螺杆压缩机的气体阻力矩波动比小于其中任意一级独立运行的单螺杆压缩机的气体阻力矩波动比;在两级串联单螺杆压缩机中,一、二级螺杆转子间初始相位差对单螺杆压缩机总气体阻力矩的波动幅值有影响,并存在一个最优初始相位差,使总气体阻力矩波动幅值最小。该研究结果对两级单螺杆压缩机设计以及进一步发展具有一定的指导意义。     

单螺杆压缩机增压槽道内喷液成膜特性研究

为厘清单螺杆压缩机喷液压缩过程中喷入液体的运动状态、弥散分布和成膜铺展特性,实现喷液参数的合理调控,根据单螺杆压缩机基本结构和多圆柱复合包络啮合副空间啮合原理,建立了单条螺旋槽道的三维空间扭曲槽道模型,并依据螺旋槽道几何特征及啮合副相对运动关系对模型进行了简化。基于简化模型,利用计算流体动力学软件开展了喷液压缩过程中工作腔内部水气液两相流动过程的数值模拟研究,分析了变工况下喷入液体在增压槽道内的弥散分布和成膜特性以及介质压力和温度、螺杆转动速度、喷液流量和速度等关键运行参数对其影响规律。研究结果表明：喷入的液体在壁面上汇聚成膜,随着腔内压力的上升,形成液膜平均厚度呈下降趋势;腔内温度自80℃上升到200℃,液膜平均厚度变化不大,上下波动范围在8.3%以内;螺杆转子转速过快或者喷液速度过慢都会使得喷入液体还未接触壁面就被星轮撵出槽道,进而降低压缩过程的冷却效果;喷液流量的增大将有效提升形成液膜的平均厚度,可以有效防止泄漏。     

螺杆式压缩机转子螺齿压缩侧齿槽面积的通用算法

本文给出了螺杆压缩机转子螺齿压缩侧齿槽面积的数值计算方法。与以前类似的方法相比较,本文所述方法不仅具有较强的通用性,而且简单、实用,特别适用于在计算机上用数值方法进行计算。     

压缩式热泵及其压缩机设计的探讨

本文论述了压缩式热泵节能的原理，阐明了热泵在低温干燥领域应用的前景；探讨了压缩式热泵中关键设备一压缩机的工作条件，热泵压缩机处于冷凝温度、蒸发温度区域均较宽、较高的工况下运行，势必引起压力比大，排气温度高的结果，由此指出热泵压缩机设计时应注意的事项。     

单螺杆压缩机喷油雾化的理论分析和实验研究

单螺杆压缩机与其它回转式压缩机一样 ,为了解决气体从压缩腔中向外泄漏等问题 ,需要向压缩腔中喷入润滑油或其它液体 .一方面 ,喷入的润滑油减少了气体的泄漏量 ,降低了排气温度 ;另一方面 ,润滑油的存在增加了粘性剪切、摩擦、搅拌和吸气预热等方面的损失 ,直接影响压缩机的性能 .本文根据喷油雾化理论 ,引入维勃数来评价润滑油在压缩腔中的雾化程度 ,为合理选取单螺杆压缩机的喷油参数提供了依据 .实验中通过改变喷油量、喷油温度和喷油孔径等参数 ,得到不同喷油参数下单螺杆压缩机的容积效率和绝热效率 ,结合喷油雾化理论 ,对所得到的实验数据进行了仔细的分析 .实验证明 ,依据维勃数来选取喷油参数是可取的 .为了保证润滑油在压缩腔中雾化良好 ,所研究的单螺杆压缩机喷油的维勃数应不小于 60 .     

螺杆压缩机阴转子定轴横轧成形可行性研究

螺杆转子是螺杆压缩机的核心部件,具有螺距大、齿高半径大和螺旋升角大的特点,现有工艺为切削加工.提出一种将带有非对称螺旋齿形的螺杆阴转子直接轧制成形的新工艺,旨在实现螺杆转子的近净成形,大幅度提高其生产效率.采用有限元数值模拟和轧制试验相结合的方法对螺杆阴转子的定轴横轧成形进行了研究,得到的螺杆阴转子的非对称螺旋齿形分度均匀良好、齿形填充饱满、成形尺寸基本满足设计要求.研究结果表明,定轴横轧螺杆阴转子的工艺是可行的,具有一定的工业应用价值.     

磁悬浮冷压缩机转子的动力学分析和试验研究

磁悬浮冷压缩机是大型超流氦制冷系统的关键部件.针对某磁悬浮冷压缩机转子系统,通过构建基于铁木辛柯梁理论的转子有限元模型,以及将电控硬件的作用定义为等效刚度和等效阻尼,组建了闭环系统中磁悬浮转子的完整模型,并完成了临界转速和不平衡响应的仿真计算.仿真和实验测得冷压缩机转子在相同PID控制器作用下的刚体临界转速分别为27 Hz和28 Hz,前两阶弯曲临界转速的百分比误差均不超过2％.控制器的关键参数在一定范围内变化时,通过不平衡响应仿真计算和50000 rpm范围内的升速实验这两种方法得到的转子动力学特性较为相符.这验证了所提出的建模和动力学计算方法的可靠性和准确性,研究成果对冷压缩机转子的结构设计以及控制器调试具有重要参考意义.     

冷压缩机用局部中空薄壁转子动态特性分析

为了减小轴向的热传递,应用于超流氦低温制冷系统的冷压缩机转子采用局部中空薄壁的结构型式。为保证该转子系统在高速运行时的稳定性,利用有限元分析软件ANSYS对某中空薄壁结构型式冷压缩机转子进行模态以及不平衡响应分析,同时探讨了所采用的电磁轴承的刚度与阻尼比对转子动态特性的影响。结果表明,与一般实心结构转子相比,采用局部中空薄壁结构的冷压缩机转子低阶刚性临界转速及其峰值振幅几乎相同;但高阶弯曲型临界转速大幅下降,峰值振幅大幅提高,同时大幅振动所对应的频域更宽;并且对于叶轮端的平衡品质等级和不平衡量位置尤其敏感。采用的中空薄壁转子在一定的电磁轴承的刚度与阻尼比范围内可以实现所要求的动态特性。     

定轴横轧螺杆压缩机阴转子的辊型曲线

定轴横轧直接近净成形带有螺旋齿形的螺杆转子是一种新型工艺,轧制耦合曲线是其核心和关键.该轧制工艺中,轧辊和轧件的啮合关系与原有啮合关系有较大差异,因此需要根据轧制工艺需求重新构建具有普遍适用性的轧辊和轧件的耦合曲线.以轧制某型号的螺杆阴转子为例,依据轧辊和轧件的共轭啮合运动关系,构建了适合于定轴横轧工艺的轧辊和轧件耦合曲线的几何模型;结合建立的变换矩阵推导求解了相应耦合曲线的参数化方程,实现了轧制工艺的通用性.三维动态啮合仿真模拟显示啮合过程良好,无冲突干涉现象发生,表明所建立的描述轧辊和轧件耦合曲线的数学模型是正确的.     

单螺杆压缩机工作腔喷液过程几何特性及工作机理研究

为了分析工作腔喷液单螺杆压缩机喷液过程的几何特性及喷液机理,基于单螺杆压缩机的工作特性,确定了螺槽与喷液孔连通时的特征角度,在此基础上,建立了工作腔喷液的几何模型,得到了任意星轮转角位置处的有效喷液面积,分析了不同喷液孔初始位置及喷液孔径对有效喷液面积的影响。基于工作腔喷液的几何模型提出了喷液过程理论计算方法,对单螺杆压缩机工作腔喷液的机理进行了研究,结果表明:压缩机工作过程中,喷液孔面积随星轮转角呈现先增大后减小的趋势;喷液孔初始位置和喷液孔径两者共同影响喷液开始角度和喷液持续时间,喷液量受喷液面积和喷液孔前后压差这两个因素共同影响,且在喷液孔面积最大的起始位置存在一个最大单位角度喷液量。通过对工作腔喷液机理进行分析,可为以后单螺杆压缩机工作腔喷液过程的优化设计提供理论基础。