渦旋壓縮機(jī)對(duì)稱圓弧加直線修正型線理論研究.pdf

1、近十年來，隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，汽車空調(diào)市場(chǎng)需求日趨增長(zhǎng)。壓縮機(jī)作為汽車空調(diào)的核心裝置，尤其代表壓縮機(jī)技術(shù)最高水平的第四代渦旋壓縮機(jī)以其機(jī)構(gòu)緊湊、高效節(jié)能、微振低噪以及工作可靠等特點(diǎn)，應(yīng)用在汽車空調(diào)上有其它壓縮機(jī)不可替代的優(yōu)勢(shì)。相較于商用空調(diào)渦旋壓縮機(jī)，汽車空調(diào)渦旋壓縮機(jī)要求有高壓比、大內(nèi)容積比、高容積效率和運(yùn)行可靠。這些技術(shù)要求必須設(shè)計(jì)新型渦旋型線或?qū)υ行途€進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)。采用修正型線（對(duì)稱圓弧加直線）渦旋壓縮機(jī)，其較高的內(nèi)容積比特

2、別適合應(yīng)用于汽車空調(diào)領(lǐng)域。
　　目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)基于漸開線修正型線的研究絕大部分集中于雙圓弧修正，對(duì)對(duì)稱圓弧加直線修正型線研究還很少，究其原因，在于對(duì)稱圓弧加直線修正型線的理論還不完善，不能建立基于各種目標(biāo)的數(shù)學(xué)模型，不能從理論上對(duì)產(chǎn)品性能作出精確定性分析和預(yù)測(cè)產(chǎn)品的性能。同時(shí)，國(guó)內(nèi)企業(yè)相關(guān)產(chǎn)品涉及壓縮腔容積計(jì)算是建立在圖解法基礎(chǔ)上的。渦旋齒嚙合時(shí)形成的壓縮腔容積是型線修正幾何學(xué)的重要內(nèi)容，直接影響到動(dòng)渦盤的靜平衡、軸系的動(dòng)平衡設(shè)計(jì)

3、和分析。因此研究和完善對(duì)稱圓弧加直線修正型線理論，建立精確的壓縮腔容積和動(dòng)力特性數(shù)學(xué)模型，對(duì)提升汽車空調(diào)渦旋壓縮機(jī)設(shè)計(jì)、分析和計(jì)算機(jī)仿真水平至關(guān)重要。
　　本文在國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)漸開線型線圓弧類修正理論的基礎(chǔ)上，采用理論分析、數(shù)值仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證方法，深入研究了對(duì)稱圓弧加直線修正型線的幾何特征和壓縮腔容積構(gòu)成，詳細(xì)分析了型線嚙合產(chǎn)生的氣體力特性和排氣特性，建立和完善了對(duì)稱圓弧加直線修正型線理論，通過仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了所建立型線理論的正確性

4、，并研究了適用于汽車空調(diào)渦旋壓縮機(jī)修正型線修正角的取值范圍。完成的主要研究工作和成果總結(jié)如下:
　　回顧和總結(jié)了汽車空調(diào)壓縮機(jī)的發(fā)展歷程、發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)。從汽車空調(diào)和商用空調(diào)使用環(huán)境和條件不同入手，歸納了汽車空調(diào)壓縮機(jī)獨(dú)特的使用要求和技術(shù)特點(diǎn)，指出渦旋壓縮機(jī)在汽車空調(diào)領(lǐng)域內(nèi)使用優(yōu)勢(shì)，明確了進(jìn)行新型型線設(shè)計(jì)或?qū)υ行途€進(jìn)行改進(jìn)是提升渦旋壓縮機(jī)性能的主要方向之一。
　　對(duì)稱圓弧加直線修正型線幾何理論研究。在圓弧類修正型線理論

5、的基礎(chǔ)上，深入研究對(duì)稱圓弧加直線修正型線的幾何特征，得出了該型線齒形生成方法，指出該型線區(qū)別于其他型線的特征參數(shù)并討論了這些參數(shù)的取值。
　　研究了任意渦旋圈數(shù)與壓縮腔對(duì)數(shù)之間的關(guān)系?，F(xiàn)有的有關(guān)渦旋壓縮機(jī)的數(shù)學(xué)模型基本上都是針對(duì)整數(shù)圈渦旋線，或者有關(guān)于非整數(shù)渦旋圈數(shù)與壓縮腔對(duì)數(shù)之間關(guān)系研究，但結(jié)論明顯與實(shí)際不符。這些不足都限制了任意圈數(shù)渦旋壓縮機(jī)數(shù)學(xué)模型的建立。建立了任意渦旋圈數(shù)與壓縮腔之間的關(guān)系，指出對(duì)非整數(shù)圈渦旋壓縮機(jī)，只要適

6、當(dāng)?shù)匦拚ぷ髑粚?duì)數(shù)，就可以準(zhǔn)確地計(jì)算各工作腔容積。
　　建立了對(duì)稱圓弧加直線修正型線渦旋壓縮機(jī)壓縮腔容積數(shù)學(xué)模型。根據(jù)修正后中心壓縮腔容積減少實(shí)際上是由于渦盤始端壁厚增加造成的本質(zhì)特點(diǎn)，提出了修正后渦盤始端壁厚增加容積和實(shí)際排氣角的計(jì)算方法。
　　建立了對(duì)稱圓弧加直線修正型線渦旋壓縮機(jī)氣體力數(shù)學(xué)模型。渦旋圈數(shù)不同，吸氣角也不同，造成吸氣角可能大于、等于或小于嚙合侵入角，這使得壓縮腔對(duì)數(shù)變化多種多樣。詳細(xì)剖析了任意渦旋圈數(shù)渦旋

7、壓縮機(jī)的各個(gè)不同階段工作特性及氣體力計(jì)算方法。
　　對(duì)稱圓弧加直線修正型線渦旋壓縮機(jī)建模與仿真。利用VB進(jìn)行了數(shù)值仿真，得到了修正型線各參數(shù)在不同修正角下變化情況，提出了適用于汽車空調(diào)技術(shù)要求的修正角的取值范圍。利用UG軟件生成動(dòng)靜渦盤和壓縮機(jī)其他構(gòu)件，為研制壓縮機(jī)樣機(jī)奠定了基礎(chǔ)。
　　對(duì)稱圓弧加直線修正型線渦旋壓縮機(jī)樣機(jī)研制和實(shí)驗(yàn)研究。研制了修正角為119°的對(duì)稱圓弧加直線修正型線渦旋壓縮機(jī)樣機(jī)。通過樣機(jī)的實(shí)驗(yàn)研究證實(shí)了對(duì)