Structural dynamic analysis of the orbiting scroll wrap in the scroll compressor

A deep analysis of orbiting scroll wraps was conducted in this paper by using ANSYS and SolidWorks. Through the modal analysis, the involute of the circle profile orbiting scroll wrap demonstrated a large span in natural frequencies, which led to more superiority in avoiding structural resonances. Based on the dynamic harmonic analysis, loads of frequency changes were gained and the stress and strain distribution of the orbiting scroll wrap in the most dangerous working conditions were obtained, which determined the segments with maximum stress and strain-displacement properties. Two paths defined to elucidate further the structural characteristics of the exhaust chamber provided evidence for the initial correction of orbiting wraps. The results of the present study offer a theoretical basis for the design and manufacture of scroll wraps, and providing a new way to evaluate different scroll wraps.

电动汽车补气式涡旋压缩机考虑内漏和传热的热力学研究

针对采用简化的等熵过程来计算压缩机的热力学工作过程与实际工作过程有差别的问题,提出了一种加入内漏和传热过程的一维模型,在低温工况下用短型线补气式涡旋压缩机进行验证。对比压缩机在不同转速下(5 000,6 000 r/min)的功率、制热COP、制热量及排气温度的仿真结果与试验结果,其间最大误差均在8%以内;对比在吸气、排气压力分别为0.16,0.90 MPa时,采用等熵模型和本文提出的仿真模型计算压缩机的工作过程的结果,发现考虑内漏和传热后,制热量和排气温度的计算值与试验值之间的差距从20%最低下降到4%;采用本文仿真模型的计算结果能更准确地反映压缩机的实际工作过程。研究结果可为补气式涡旋压缩机的设计和应用提供参考。

利用代数-阿基米德双螺线构建变截面涡旋齿组合型线

变截面涡旋机械组合型线由于不同类型曲线采用不同的模型参数,型线的数学模型较为复杂且连接条件不易通过显性计算获得.针对上述问题,提出由代数螺线-阿基米德螺线双螺线组合的新型涡旋型线.首先,基于共轭啮合理论求解螺线类涡旋型线曲线极角与主轴转角之间的关系,推导出螺线类涡旋型线的归一化数学方程.其次,根据组合型线的光滑连接条件建立双螺线涡旋型线连接点的约束方程,得到两类双螺线涡旋型线的几何模型.然后,定量分析了第一类双螺线组合型线参数(螺线指数、螺线系数和连接点极角)对涡旋齿几何性能的影响.最后,对比研究了双螺线组合涡旋型线的性能优势.结果表明:第一类双螺线组合型线几何表征简洁、无需进行齿头型线修正即可直接使用;在涡旋齿径向尺寸相同条件下,与传统圆渐开线涡旋齿相比,行程容积提升了7.61%,压缩比提升了27.42%,面积利用系数提升了7.61%.

涡旋机械的涡旋体始端型线研究

涡旋机械中涡旋体的始端型线不但影响排气角和压缩过程，而且与涡旋机械的整机性能及涡旋体始端的强度有密切联系．着重分析了圆弧型型线修正问题，包括对称圆弧修正、不对称圆弧修正、对称圆弧加直线修正和不对称圆弧加直线修正，研究了不同修正条件下的排气角．

双涡圈涡旋机械修正齿型的基元面积计算

对双涡圈涡旋机械的一种修正齿型进行了细致的分析和研究 ,得到了具有这种齿型的双涡圈涡旋机械的工作特点及齿型动态啮合特性和啮合规律 ,详细总结出了具有这种齿型的双涡圈涡旋机械在从吸气开始到排气结束的一个完整工作过程中 ,任意转角时刻工作腔容积完全解析的精确计算方法 .通过实例计算和验证 ,结果证明了计算公式的正确性和通用性 .

涡旋齿数对多齿涡旋压缩机性能的影响

建立适用于任意齿数的多齿涡旋盘通用几何模型,得到压缩机吸气量、压缩比及相对滑动速度等性能参数随涡旋齿数的变化规律,讨论齿厚、齿高和节距等涡旋盘结构参数的制约条件和齿数对涡盘性能的影响,并对圆渐开线与正多边形渐开线作为多涡旋齿齿壁型线的区别进行分析对比。结果表明:与单涡旋齿涡旋压缩机相比,当基圆半径不变时,多涡旋齿相对滑动速度明显减小;当节距不变时,多涡旋齿吸气量明显增加;多齿涡旋压缩机可同时提高排气量、减小压缩机外形尺寸和摩擦损失,更适用于较大吸气量的应用场合。

采用圆渐开线修正涡旋压缩机涡齿型线

确定了一对圆渐开线作为涡旋齿啮合型线的条件,创建了用圆渐开线修正涡旋齿齿头而得到全啮合型线的修正方法。详细介绍了该修正齿形的生成方法,得到了各齿形参数间的变化关系、修正型线方程和各连接点的坐标,讨论了修正齿形的特点和齿形参数的变化对修正齿形的影响。相同条件下与双圆弧修正齿形相比,圆渐开线修正齿形增加啮合转角10°～25°,增加涡旋齿的加强角度12°～30°,能进一步提高压缩比和齿头强度。结果表明: 该修正方法优于现有的任何一种型线修正方法,所得到的修正涡旋齿的综合性能较高。研究结果可直接应用于型线修正设计中。

多涡旋齿涡旋压缩机的双圆弧型线修正研究

建立了双涡旋齿、三涡旋齿及四涡旋齿的双圆弧修正的作图方法,进而得到了任意齿数的多涡旋齿双圆弧修正的通用方法,并分析了齿形参数的变化对修正齿形特点及压缩机性能的影响。通过对不同齿数的多涡旋齿修正齿形啮合特性的讨论,提出了一对大小圆弧能作为多涡旋齿啮合型线的条件,证实了用该修正方法所得到的修正涡旋齿在工作中能实现完全啮合。研究结果表明,多涡旋齿的双圆弧型线修正不但提高了压缩比和齿头强度,而且改善了齿头型线的加工特性,所得到的修正齿形具有较高的综合性能。

采用对称圆渐开线加直线修正涡圈始端型线的研究

为了提高涡旋机械的整机性能 ,采用对称圆渐开线加直线的方法对涡圈始端型线进行了修正 .建立了对称圆渐开线加直线修正的几何理论 ,推导了啮合阶段的排气腔容积的计算公式 .研究结果表明 :涡圈始端采用对称圆渐开线加直线修正时 ,动、静盘涡圈仍能保证正确地啮合 ;涡圈始端对称圆弧修正是对称圆弧加直线修正的特例 。

涡旋压缩机双圆弧修正的解析法设计及误差分析

用传统的图解法设计涡旋齿的双圆弧修正时存在较大的设计误差,提出了解析法设计.得出了修正齿形参数间的通用关系式和修正圆弧方程,推导了修正涡旋齿的轴向投影面积和任意曲轴转角下的各压缩腔及中心腔容积的精确计算公式.对图解法设计进行了误差分析,结果表明:在由图解法设计的修正涡旋齿中,其圆弧段的啮合间隙误差已接近0.01mm,难以满足涡旋齿啮合的高精度要求,应采用解析法进行型线修正设计.

涡旋型线对涡旋式压缩机性能的影响

研究了吸气压力、压力比、涡旋高度与厚度、吸气容积不变时，由圆弧、直线、正四边形渐开线构成的几种涡旋型线对涡旋式压缩机的几何尺寸、泄漏线长度的影响。

涡旋压缩机涡旋齿的渐开线圆弧修正

在涡旋压缩机涡旋齿型线修正的图解法的基础上,建立了一种新的渐开线圆弧修正的解析法,并得出了型线修正的设计公式和修正型线的方程.解析法的计算结果可以精确到15位以上,提高了型线修正的设计精度.

EA-SAL修正涡旋齿端面积计算

以EA-SAL修正涡旋齿为对象研究其几何特性,定义了涡旋齿端面积,用解析法推出了修正部分和未修正部分齿端面积的计算公式,并进行了几何参数及齿端面积的实例计算.结果表明,基圆半径、渐开线起始角、起始修正角、修正圆弧半径及涡旋齿终止展角可作为涡旋齿的基本几何参数,修正后的齿端面积明显增大,使涡旋齿中心部分强度提高.

涡旋压缩机渐开线类型线的双圆弧修正

研究了圆渐开线型线双圆弧修正齿形的生成方法、齿形特点和几何关系,确定了修正齿形的存在条件。根据修正圆弧圆心位置的不同,将双圆弧修正分为Ⅰ、Ⅱ两类,建立了两类修正齿形的通用方程,分析了各齿形参数的变化规律和影响因素,并从曲率半径和啮合转角等方面讨论了双圆弧修正对型线的影响,提出了修正角及修正展角分别为最小时的修正齿形。将研究范围扩展到线段渐开线和正多边形渐开线的修正,创建了任意渐开线类型线的通用双圆弧修正齿形。丰富和完善了双圆弧修正理论,为型线的多对圆弧修正奠定了理论基础。

多齿涡旋机械啮合型线的构建理论

为了解决多涡旋齿涡旋机械的关键问题型线构建和型线修正,提出公转中心位置模型,确定两涡旋盘上多条涡旋齿的生成和运动啮合规律,建立任意齿数的多齿啮合型线构建的数学模型,给出常用曲线作为多齿啮合型线的条件,得到多齿啮合型线的构建准则,为直接构建满足正确啮合的新型多齿啮合型线奠定理论基础。以此为依据创建多齿的正多边形渐开线、组合型线和变壁厚型线等多种啮合型线,创建多齿的圆弧修正、圆渐开线修正和组合修正等多种型线修正方法;建立起包含单齿型线在内的多齿啮合型线理论体系。

涡旋压缩机新型渐变壁厚涡旋齿的设计和工作特性研究

基于法向等距型线设计方法,提出了一种全啮合的涡旋齿型线设计方法,编写了构建全啮合涡旋齿型线的设计程序;设计出一种综合性能较高的新型渐变壁厚全啮合的涡旋齿型线,由变径基圆渐开线和基圆渐开线的等距曲线组成;研究了不同设计参数对涡旋压缩机性能的影响,分析了渐变壁厚涡旋齿涡旋压缩机的流场和涡旋齿的应力和变形。结果表明:新型全啮合渐变壁厚涡旋齿具有增压效果好、容积利用率高、涡旋齿强度高的优点。

一种对涡旋体线轮廓度误差进行评价的新方法

提出了利用求解检测点所对应的渐开线起始角的方法来评价涡旋体的线轮廓度误差，建立了数学模型，编制了求解线轮廓度误差的通用程序．经实际应用证实，该方法简便、快速，具有实用价值．

涡旋压缩机渐开线型线始端多对圆弧修正

为了提高涡旋压缩机的综合性能,提出了涡旋齿始端多对圆弧修正,这是一种能生成完全啮合型线的圆弧类修正方法.通过对2对圆弧修正的讨论,得出了任意n对圆弧修正涡旋齿的生成方法、始端几何参数间的通用关系式和修正圆弧方程.与传统的单对圆弧修正相比,多对圆弧修正同时可有效地提高压缩机的压缩比和涡旋齿始端强度.研究结果可直接应用于型线修正设计,所提出的圆弧作为涡旋型线的条件丰富了涡旋齿啮合的几何理论.

双涡圈涡旋压缩机完全啮合型线修正理论研究

创建了双涡圈渐开线型线能实现完全啮合的修正方法,得到了该修正涡旋齿的生成方法、齿形特点和修正齿头各修正参数之间的通用关系式及修正圆弧方程。推导出了修正涡旋齿轴向投影面积的精确计算公式,提出了任意曲轴转角下的压缩腔容积的计算方法,分析了各修正参数对修正涡旋齿性能如压缩比和齿头强度等的影响。研究结果表明:只须确定修正展角φ,即可确定修正涡旋齿头的齿形和其它各修正参数的数值;随着φ取值的增加,压缩比减小,涡旋齿头增厚,因而其强度增加。

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。