叶片偏心旋叶式压缩机几何建模与结构参数优化分析

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1、2006年第3期(总第197期)压缩机技术文章编号:1006-2971(2006)03-0005-04叶片偏心旋叶式压缩机几何建模与结构参数优化分析刁稿瑞，宋立权，王领超(重庆大学国家工科基础课程机械基础教学基地，重庆400030)摘要:建立了叶片偏心设兰旋叶式压缩机的数学模型，并利用编程手段对其进行了动力分析;从降低轴功率和提高机械效率两个目标优化着手，提出了影响上述两个目标的6个结构参数，并建立结构参数优化方案，在旋叶式压缩机设计优化领域具有工程应用价值。关键词:旋叶式压缩机;数学模型;优化方法中图分类号:TH455文献标识码:AAnalysisinMathemati

2、calModelandStructuralParameter's.OptimalofRotaryVaneCompressorofEccentricVaneTipDIAOJin-rui,SONGLi-quan,WANGYing-chao(NationalInstructionBaseforBasicMechanicalCourses,ChongqingUniversity,Chongging400030,ChinaAbstract:Thispaperstudiestherotaryvanecompressorofeccentricvanetip,mathematicalmo

3、delisestab-lishedfortherotaryvanecompressoranddynamicalanalysisiscarriedonbycomputerprogram;Optimalmethodisestablishedofthemodelthroughtwoobjectiveofreducingthebearpowerandimprovingtheme-chanicalefficiency,6parametersisnominatedwhichinfluencethetwooptimalobjective.Thisoptimalmethodhasappl

4、icationvalueinthefieldoftherotaryvanecompressor.Keywords:rotaryvanecompressor;mathematicmodel;optimalmethod小室(基元容积)，基元容积的大小随着转子转动1引言成周期性变化，同时完成了对气体的吸入、压缩、随着旋叶式压缩机技术的发展，其结构从传统排出等过程〔‘]。的旋叶式压缩机叶片径向配置，到偏置某一角度的变化，再到后来出现的气缸壁型线变化。由于定子为圆形的旋叶式压缩机结构简单，易于加工，因此，本文选取一种叶片偏心设置结构的旋叶式压缩机进行几何建模和结构参数优化分析。作者

5、对这种旋叶式压缩机进行了数学建模，并利用编程手段进行了动力分析，讨论了结构参数对压缩机性能的影响，最终建立结构参数优化模型，此优化模型也同样适用与其它结构的旋叶式压缩机。气缸2.排气口3.转子4.进气口5.叶片旋叶式压缩机的截面如图1所示。主要由3部图1旋叶式压缩机简图分组成:机体1(又称气缸)、转子3及叶(滑)2旋叶式压缩机数学模型建立片5。转子在气缸内偏心配置，叶片在转子内偏心配置。当电机带动转子旋转，由于离心力以及背压2.1旋叶式压缩机基元容积及排气量计算数学模型腔压力，叶片被甩出，从而把气缸内空间隔为若干图2中直线OC为极径P，极角为B，两者具有如下关系收稿B期:

6、2006一03一15P二Lo-cos8+了R12一L200·,Sin2o压缩机技术第3期式中Loo,—两圆心00’的距离两侧气体压强P,P,;3个接触力Ri,R2,F。及其所引起的摩擦力.fl,f2,口a。其中，忽略叶片重力以及背压;忽略吸、排气损失。图3叶片受力分析叶片受力平衡方程为r亡-十e、，L一Lb},。Lb,,(posy一sinyle二ees户esC勺es‘lPK一COSY一ftsinyesees

7、乙

8、图2旋叶式压缩机结构尺寸L﹄11siny一}.ccosy、3习由两极径Ocl,Oc:以及圆弧。is:所构成的其中常数列向量为尸l截面积尸孰﹁esltes鸿lse卜

9、esll(Lb。一合L)(F。一;,sina)'}'知‘P,一P)LZLbces勃le‘一一Aoclc}=执esI合p2d6esse一Fr一F,cosa.61odL)由〔)di,:以及圆弧did:所构成的截面积.F,sina一F。+(P一P,)LZLb,AOd,d2=7cR2(B:一01)L—叶片长度360叶片顶部与气缸壁接触力F:的计算复杂，通由。，bid,所构成的截面积常编制计算机程序求解。1，，7rRZRi2.3旋叶式压缩机转子受力数学模型A,lbldl=Aoblc;一AobA=言Lbic,Loa，一碗扩如图3所示，将转