双头涡旋齿涡旋压、压缩机气体力分析

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1、2005年第33卷第7期流体机械11文章编号：1005—032（92005）07—0011—04="======"=设计计算="======"=双头涡旋齿涡旋压缩机气体力分析刘振全，高艳，王君（兰州理工大学，甘肃兰州730050）摘要：分析了双头涡旋齿涡旋盘所受的各种气体力，提出了在任意曲轴转角下的各种气体力及工作腔容积的计算公式。与单头涡旋齿所受气体力相比，双头涡旋齿所受的气体力具有变化平稳，波动小等特点。研究结果可在双头涡旋齿涡旋压缩机的设计和研究中直接应用。关键词：涡旋压缩机；双头涡旋齿；数学模型；

2、气体力中图分类号：TH45文献标识码：AGasForceAnalysisontheTwoSpiralScrollCompressorLIUZhen-quan，GAOYan，WANGJun（LanzhouUniversityofTechnology，Lanzhou730050，China）Abstract：Bytheanalysisofseveralgasforcesinthetwin-scrollcompressor，thecalculationformulaofworkingvolumeandalldi

3、ffer-entcrankshaftanglearederived.Bycomparingsingle-scrollcompressorswithtwin-scrollcompressors，thegasforcesoftwin-scrollcom-pressorsvarysmoothlywiththecrankshaftangle.Thestudyresultsplayadirectiveroleinthedesignandstudyofcompressors.Keywords：scrollcompre

4、ssor；twospiral；mathematicalmodel；gasforcesS———一个压缩腔的吸气容积，mm3符号eεi———第i室的压缩比a———基圆半径，mmp———截距，mm1前言t———齿厚，mmn———渐开线的展开圈数，N=n-1/4涡旋盘的受力分析和计算是涡旋压缩机研究∅———涡旋齿上任一点的中线展角，rad中的重要部分，不同型线对涡旋盘所受的气体力∅b———齿始端处的中线展角，rad产生很大影响。随着涡旋压缩机应用领域的扩∅e———齿终端处的中线展角，rad大，对其排气量的要求逐渐

5、提高，而采用双头涡旋θ———曲轴转角，rad齿是提高排气量最为有效的方法。采用双头或多θb———动涡旋齿Ⅰ的排气角，rad头涡旋齿可以在不减小有效吸气容积的前提下，θe———吸气角，radPs———进气压力，MPa达到减小回转半径、降低滑动摩擦速度及降低磨———第i个啮合点处的曲率半径，mm损的目的［1］。因此对双头涡旋齿涡旋盘受力研究liS———第i个压缩室的面积，mm3i具有重要意义。有关单头涡旋齿涡旋盘受力分析S———一个压缩腔的排气容积，mm3b的文献有很多，但对双头涡旋齿涡旋盘受力研究收稿日期：

6、2004—10—1812FLUIDMACHINERYVol.33，No.7，2005的甚少。本文在单头涡旋齿涡旋盘的力学分析基211+2iθSi=p（-）（π-4t）础上，对双头涡旋齿涡旋盘进行了分析计算。4πi=1，2，⋯，4N-4（2）2双头涡旋齿涡旋压缩机基本理论当i=1，θ=θb=2π-φb时；S1=Sb2.1压缩腔的工作原理当i=4N-4，θ=θe=3π/2时：双头涡旋齿涡旋压缩机有4个压力及压力变S4N-4=Se化相同的工作腔，每个工作腔的相位差为90º。动任意时刻任意工作室的压缩比：k（3）

7、涡盘运动一周后，4个工作腔依次完成相同的工εi=（Se/Si）作过程。它与单头涡旋齿涡旋压缩机2个工作腔2.2.2排气腔轴向投影面积的工作过程截然不同，单头涡旋齿涡旋压缩机的考虑到涡旋齿所受的轴向力，可取涡旋线起2个工作腔对称，同时吸气、压缩及排气。由于双始角α=0，即：用涡旋齿的中心线将其分开，求中头涡旋齿涡旋压缩机的4个工作腔依次吸气、压心室面积（见图2）：缩及排气，因此，双头涡旋齿涡旋压缩机的进、排{S0=S1+S2+S3+S4-S5气过程的气流损失和气流脉动将较单头涡旋齿涡R2a（4）or≤旋压缩

8、机的小。当曲轴转角达到排气角后，中心室面积：对于整数圈双头涡旋齿，每增加一个整数圈，S'=S+S{001其工作腔就增加4个。所以对于N个整数圈的a（5）Ror≤2双头涡旋齿，最多能形成（4N-4）个工作室。本文采用N=2的整数圈双头涡旋齿为例，分析双头涡旋齿的受力情况，如图1所示。图2排气腔面积示意图1双涡圈压缩腔示意3整数圈数双头涡旋齿的气体力分析2.2工作腔轴向投影面积2.2.1压缩腔轴向投影面积所谓整数圈数就是N为整数。