基于数值模拟与实验的三角转子泵性能研究

根据Wankel发动机传动原理,设计了一种双进出口的三角转子泵。阐述了三角转子泵的工作原理和结构特点,通过数值模拟和机械损失数学模型对三角转子泵的流量、压力、机械损失及机械效率等方面进行了计算和分析,并通过实验对数值模拟的预测结果进行了验证。结果表明,在额定转速190 r/min时,进口流量波动较大,3个工作腔交替完成吸入和排出,出口总流量较为平稳;工作腔一个工作循环的压力环包括工作腔扩容、快速增压、稳定输出、快速降压4个阶段;实验流量和压力与模拟值吻合较好,随着转速的提高,压力和流量都明显提升,额定转速下流量和压力的模拟值分别为8.96 m^3/h、2 013.92 k Pa;通过机械损失数学模型得到的、在额定转速下密封片的摩擦损失、端面损失、轴承损失、齿轮啮合损失分别为103.4、182.5、60.5、33.2 W,机械效率的模拟值和实验值较为吻合,分别为92.9%和93.3%。

三角转子气动发动机设计及性能分析

借鉴三角转子汽油发动机结构特点,结合气动发动机工作原理,重新设计配气系统后得到一种新型结构的三角转子气动发动机。结合气动发动机工作原理和三角转子结构特点,建立了三角转子气动发动机等温变化的工作过程数学模型。在进气压力0.6 MPa,转速1000 r/min情况下,对工作过程中的瞬时压力和扭矩进行数值模拟,得到三角转子气动发动机进排气相位角均为270°,进排气充分,输出的扭矩以振幅14 N.m变化到30 N.m的正弦函数变化。通过分析外特性曲线,得到主轴转速在从1000 r/min变化到6000 r/min的过程中,扭矩从24 N.m变化到7.6 N.m。

转子定轴转动时轴上附加压力计算的研究

利用动量定理和角动量定理推导出了刚体定轴转动时的轴上附加压力的一般表达式,并对正方板和正三角板的轴上附加压力作了计算,给出了参数表达式,针对具体实际情况进行了分析讨论,得出转子在高速转动时作用在轴上的附加压力相对于重力产生的压力要大很多,并且同质量的三角形转子比正方形转子产生的附加压力要大。所得的结果为转子的设计、安装提供一定的理论参考。

小型航空Wankel发动机转子结构优化仿真

三角转子是小型航空Wankel转子发动机的核心部件,其高速旋转过程中承受着温度、惯性力和燃气爆发压力等复杂载荷耦合作用,更加容易因强度不足发生失效与破坏。针对多重载荷耦合工况下,三角转子应力集中与强度问题,建立发动机热力学模型,获得发动机单循环内燃烧室缸温、缸压以及换热系数变化曲线,计算转子各处热边界条件,分别在机械应力、热应力与热-机械耦合条件下,采用有限元的方法对三角转子进行温度场、应力场与变形量仿真分析,并提出转子腰部圆孔边缘处加工圆角和冷却孔处布置散热片优化方法。仿真结果表明:优化后三角转子最大应力由原来的687.0 MPa下降为403.9 MPa,约为原来的58.79%;转子腰部圆孔边缘应力由577.5MPa下降为306.1MPa,降低为原来的53.02%;冷却孔处应力值也由212.6MPa降至113.2MPa,约为原来的53.25%。布置散热片后,转子平均温度下降20K以上,转子腰部圆孔边缘与冷却孔温度下降40K左右,密封槽尖端变形量由0.21mm降至0.15mm,减小27.7%。转子应力场得到改善,变形量减小。

转子增程器应用的可行性研究

为了研究转子式增程器应用的可行性,对比了两种电动汽车增程器——三角转子增程器和往复式活塞增程器在体积和重量,振动和噪声以及磨损几个方面的优劣。结果表明转子式增程汽车会有更好的NVH参数等优点,但也有一些不足之处。对比发现的不足之处可为企业今后的研发提供了思路,具有理论上和现实上的意义。

新型三角转子机构的探索

论述去掉三角转子机构中的相位齿轮,获得一种新型三角转子机构后,仍能保持原来的公转自转速比;推出新型结构状态的扭矩方程T=f(a)的表达式;分析定子起凸轮作用时的受力状况;新转子机构可推广应用的领域。最后,作为引例,介绍了根据上述理论设计的低速大扭矩液压马达。