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多涡旋齿涡旋压缩机啮合型线理论研究

王君  
【摘要】:涡旋压缩机作为一种新型高效的容积式压缩机,与其它类型压缩机相比具有许多不可替代的优点,已经广泛的应用于制冷空调领域中。随着逐渐向大气量和大功率方向的发展,采用双涡旋齿及更多齿数的多涡旋齿结构在增大排气量、减小涡旋盘外径及降低相对滑动速度等方面的显著优势得到了越来越多的认可,然而多涡旋齿啮合型线作为多涡旋齿涡旋压缩机的关键技术问题,所得到的研究甚少。本文以教育部高等学校博士学科点专项科研基金项目“多条涡旋齿型线的啮合理论研究”为依托,建立了多涡旋齿啮合型线构建的数学模型,并以此作为理论依据就单涡旋齿及任意齿数的多涡旋齿的基体型线、型线修正方法及其几何理论等问题展开了深入的理论研究,建立了包含单涡旋齿在内的多涡旋齿啮合型线理论体系;并设计研制了双涡旋齿涡旋压缩机。 通过提出公转中心位置模型将两动静涡旋运动关系、多涡旋齿型线生成规律和共轭型线的判定与求解这三方面紧密的结合在一起,建立了多涡旋齿啮合型线构建的数学模型,确定了最终啮合点的位置,得到了圆弧、圆渐开线和线段等常用型线作为单涡旋齿和多涡旋齿啮合型线的条件,为本文多种多涡旋齿啮合型线的提出奠定了理论基础,并为之提供了能实现正确啮合的证明。 完善了单涡旋齿双圆弧修正设计的解析法,得到了任意齿形参数及任意时刻修正涡旋齿各工作腔容积和任意排气角下修正涡旋齿压缩比的精确计算公式;揭示了双圆弧修正齿形的内在规律和存在条件,提出了第Ⅱ类双圆弧修正齿形和修正角及修正展角分别为最小值时的极值修正齿形,完善了双圆弧型线修正理论;针对单涡旋齿双圆弧修正齿形的固有缺点“只有一个独立的齿形参数,压缩比和齿头强度呈反向变化”,提出了综合性能优于双圆弧修正方法的多对圆弧修正方法和圆渐开线修正方法,并建立其几何理论。 创建了双涡旋齿能实现完全啮合的双圆弧型线修正方法,并建立其几何理论,得到了修正型线方程、修正涡旋齿轴向投影面积和任意曲轴转角下的压缩腔容积的精确计算公式,分析了各齿形参数对修正涡旋齿性能如压缩比和齿头强度等的影响;将双圆弧修正方法扩展到三涡旋齿及四涡旋齿场合,得出了多涡旋齿双圆弧修正齿形的通用生成方法和共同特点,完善了的多涡旋齿双圆弧型线修正理论。 建立了多涡旋齿的正多边形渐开线、代数螺线等7种基体型线,确定了适用条件或型线方程;建立了多涡旋齿的双圆弧修正、圆渐开线修正等10种对称及非对称全啮合型线修正方法,并对修正齿形进行了性能比较;提出了渐开线类型线的通用型线修正齿形,使得型线修正的适用范围扩大到圆渐开线、正多边形渐开线等渐开线类基体型线;


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