渦旋壓縮機對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)市場需求日趨增長。壓縮機作為汽車空調(diào)的核心裝置，尤其代表壓縮機技術(shù)最高水平的第四代渦旋壓縮機以其機構(gòu)緊湊、高效節(jié)能、微振低噪以及工作可靠等特點，應(yīng)用在汽車空調(diào)上有其它壓縮機不可替代的優(yōu)勢。相較于商用空調(diào)渦旋壓縮機，汽車空調(diào)渦旋壓縮機要求有高壓比、大內(nèi)容積比、高容積效率和運行可靠。這些技術(shù)要求必須設(shè)計新型渦旋型線或?qū)υ行途€進行改進設(shè)計。采用修正型線（對稱圓弧加直線）渦旋壓縮機，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，國內(nèi)外對基于漸開線修正型線的研究絕大部分集中于雙圓弧修正，對對稱圓弧加直線修正型線研究還很少，究其原因，在于對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的數(shù)學(xué)模型，不能從理論上對產(chǎn)品性能作出精確定性分析和預(yù)測產(chǎn)品的性能。同時，國內(nèi)企業(yè)相關(guān)產(chǎn)品涉及壓縮腔容積計算是建立在圖解法基礎(chǔ)上的。渦旋齒嚙合時形成的壓縮腔容積是型線修正幾何學(xué)的重要內(nèi)容，直接影響到動渦盤的靜平衡、軸系的動平衡設(shè)計

3、和分析。因此研究和完善對稱圓弧加直線修正型線理論，建立精確的壓縮腔容積和動力特性數(shù)學(xué)模型，對提升汽車空調(diào)渦旋壓縮機設(shè)計、分析和計算機仿真水平至關(guān)重要。
　　本文在國內(nèi)外學(xué)者對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)值仿真和實驗驗證方法，深入研究了對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，建立和完善了對稱圓弧加直線修正型線理論，通過仿真和實驗驗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)壓縮機的發(fā)展歷程、發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢。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)壓縮機獨特的使用要求和技術(shù)特點，指出渦旋壓縮機在汽車空調(diào)領(lǐng)域內(nèi)使用優(yōu)勢，明確了進行新型型線設(shè)計或?qū)υ行途€進行改進是提升渦旋壓縮機性能的主要方向之一。
　　對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)與壓縮腔對數(shù)之間的關(guān)系?，F(xiàn)有的有關(guān)渦旋壓縮機的數(shù)學(xué)模型基本上都是針對整數(shù)圈渦旋線，或者有關(guān)于非整數(shù)渦旋圈數(shù)與壓縮腔對數(shù)之間關(guān)系研究，但結(jié)論明顯與實際不符。這些不足都限制了任意圈數(shù)渦旋壓縮機數(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，指出對非整數(shù)圈渦旋壓縮機，只要適

6、當(dāng)?shù)匦拚ぷ髑粚?shù)，就可以準確地計算各工作腔容積。
　　建立了對稱圓弧加直線修正型線渦旋壓縮機壓縮腔容積數(shù)學(xué)模型。根據(jù)修正后中心壓縮腔容積減少實際上是由于渦盤始端壁厚增加造成的本質(zhì)特點，提出了修正后渦盤始端壁厚增加容積和實際排氣角的計算方法。
　　建立了對稱圓弧加直線修正型線渦旋壓縮機氣體力數(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，這使得壓縮腔對數(shù)變化多種多樣。詳細剖析了任意渦旋圈數(shù)渦旋

7、壓縮機的各個不同階段工作特性及氣體力計算方法。
　　對稱圓弧加直線修正型線渦旋壓縮機建模與仿真。利用VB進行了數(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軟件生成動靜渦盤和壓縮機其他構(gòu)件，為研制壓縮機樣機奠定了基礎(chǔ)。
　　對稱圓弧加直線修正型線渦旋壓縮機樣機研制和實驗研究。研制了修正角為119°的對稱圓弧加直線修正型線渦旋壓縮機樣機。通過樣機的實驗研究證實了對