涡旋压缩机的有限元分析
西南交通大学
本科毕业论文
涡旋压缩机的有限元分析
学号:20089185
姓名:胡智凯
专业:机械设计制造及其自动化（铁道车辆）
指导老师:冯鉴、殷俊
2011 年 6 月
西南交通大学本科毕业设计（论文）第Ⅰ页
院系机械工程系专业铁道车辆
年级 2008 级姓名胡智凯
题目涡旋压缩机的有限元分析
指导教师冯鉴、殷俊
评语
指导教师 (签章)
评阅人
评语
评阅人 (签章) 成绩
答辩委员会主任 (签章)
年月日
毕业设计（论文）任务书
班级 2008级铁道车辆1班学生姓名胡智凯学号 20089185 发题日期：2012年2月28日完成日期：2012年6月10日
题目涡旋压缩机的有限元分析
一、本论文的意义
1、本论文的意义目的在培养学生的运用所及的基础理论、专业知识和基本技能，提高分析和解决实际问题的能力，使我们获得从事专业工作所必须的基本训练和科学研究工作的初步能力。
毕业设计是大学生面向生产、建设、管理和服务第一线的最后一个教学环节。通过完成涡旋压缩机有限元分析这一课题，可以进一步检验学生处理实际问题的能力。本文通过涡旋压缩机原理的解释，说明涡旋压缩机在工作过程中所起到的作用；运用UG
建模后再导入ANSYS软件进行有限元分析，通过结果参数进行对比发现规律，从而引起载荷对涡旋压缩机效果的影响；再在一定的前提条件下，通过对公式的分析和计算，得出涡旋压缩机在不同工况下所产生的变化，得出结论。以便我们在今后工作当中遇到这样问题的时候有正确的解决方法和方案。
2、学生应完成的任务
（1）对涡旋压缩机涡旋盘的三维建模处理
（2）对有限元模型的受力工况分析
（3）对涡旋压缩机的受力载荷和温度载荷的分析
（4）运用ANSYS软件的耦合分析
（5）毕业设计论文的整理
3、论文各部分内容及时间分配：（共 16 周）
第一部分查阅资料，撰写开题报告 (第 1周～第3周) 第二部分对涡旋压缩机参数设计 (第4周～第5周) 第三部分运用UG软件对涡旋压缩机进行三维建模 (第6周～第7周) 第四部分对涡旋压缩机进行力载荷的有限元分析 (第8周～第10周)
第五部分对涡旋压缩机进行温度载荷的有限元分析 (第11周～第13周) 第六部分对涡旋压缩机受力情况进行耦合 (第14周～第15周) 第七部分毕业设计审查、毕业答辩 (第16周) 评阅及答辩
备注
指导教师：年月日
审批人：年月日
摘要
研究涡旋压缩机的工作特性，基于通用型线理论确定涡旋齿基本参数，建立了涡旋压缩腔几何模型，并用模型分析，通过理论研究与有限元模拟分析了涡旋齿的作用载荷、应力和变形的基本规律，基于涡旋齿载荷、应力和变形分析了涡旋齿的实际情况。
涡旋压缩机的基本组成有涡旋盘、防自转机构、轴向和径向随变机构、密封和润滑机构等。基于涡旋型线及涡旋压缩机的特点，确定涡旋齿公转半径、齿厚系数和涡旋齿高为涡旋齿的基本参数。建立了由型线、压缩腔形状变化、周期和压缩腔构成的涡旋压缩腔几何模型，利用该几何模型可对压缩腔的特性进行全面分析。涡旋齿内压载荷变化不连续，当动涡旋齿转角为开始排气角时不但载荷最大，而且作用区域离涡旋齿中央区域最远。
涡旋齿应力分析适宜分析等效应力，变形以分析涡旋齿的径向和轴向变形为主。不同内压作用、稳态温度场作用、展角区域内压作用及其耦合作用下的应力与变形有限元分析表明，不同参数的涡旋齿模型模拟得到的涡旋齿等效应力和变形基本规律相同。涡旋齿等效应力和变形主要由内压载荷和稳态温度场作用引起，内压作用的等效应力和变形以涡旋齿公转周期而变化，稳态温度场作用的等效应力和变形基本保持不变。整个涡旋齿上齿根处等效应力最大，涡旋齿的径向变形比轴向变形量大，内压作用的等效应力和轴向变形比稳态温度场作用的小，尽管内压和稳态温度场对涡旋齿变形与应力的作用效应相反，但都不能简单叠加，应力与变形基本受稳态温度场控制，内压作用对等效应力和变形有明显的削弱作用，而且使等效应力和变形的变化更加平稳。
关键词:涡旋压缩机、有限元分析、耦合分析、应力、应变
Abstract
The operating characteristics of the study of scroll compressors, Based on the universal line theory to determine the basic parameters of the scroll wrap Scroll compression chamber geometry model, and model analysis. Through theoretical research and Finite Element Analysis of the role of the wrap load, stress and deformation of the basic law. The actual situation of the wrap load, stress and deformation analysis.
The basic components of the scroll compressor scroll plate, anti-rotation mechanism, axial, and with radial sealing and lubrication institutions. Based on the type of vortex lines and vortex characteristics of the compressor, to determine the wrap revolution radius, tooth thickness coefficient and wrap high as the basic parameters of the wrap. Established by the type of line, and compression of the cavity shape change cycle and the compression chamber of the vortex of the compression chamber geometry model, the use of the geometric model to conduct a comprehensive analysis of the characteristics of the compression chamber. Scroll wrap pressure load change is not continuous, dynamic wrap corner to start the exhaust angle not only load, and the role of region away from the wrap-central region farthest.
Wrap stress analysis appropriate to analyze the effects of stress and deformation analysis wrap radial and axial deformation. Different internal pressure, the steady-state temperature field of the role of internal pressure in the region of the abduction angle and its coupling effect of stress and deformation finite element analysis showed that the model simulation of different parameters of the scroll wrap, wrap, stress and deformation of the basic law of the same. Wrap stress and deformation caused by internal pressure loads and steady-state temperature field, Internal pressure, stress and deformation of the scroll wrap period of revolution, the steady-state temperature field stress and deformation is essentially unchanged. Scroll wrap tooth root stress, wrap the radial deformation than the axial large deformation, Internal pressure, stress and axial deformation than the steady-state temperature field the role of small, although contrary to the role of effect of internal pressure and steady-state temperature field on the deformation and stress of the scroll wrap, not the simple sum of the force and deformation of the basic steady-state temperature field
control, changes in internal pressure stress and deformation significantly weakened, but also the stress and deformation is more stable.
Keyword：Scroll compressor Coupling analysis Stress analysis Stress deformation
目录
第1章绪论 (1)
1.1研究背景 (1)
1.2涡旋压缩机的发展与应用 (2)
1.2.1国内外涡旋压缩机的发展历史 (2)
1.2.2涡旋压缩机的应用 (2)
1.3论文选题目的 (3)
第2章涡旋压缩机的原理和结构 (4)
2.1涡旋压缩机的结构 (4)
2.2涡旋齿压缩机的工作原理 (5)
2.3本章小结 (6)
第3章涡旋压缩机的建模 (7)
3.1涡旋压缩机涡旋齿参数的计算 (8)
3.2涡旋压缩机动、静涡盘几何模型的特色 (9)
3.2.1动、静涡盘的啮合状况 (10)
3.2.2静涡盘的背压技术介绍 (10)
3.2.3涡旋盘的吸气腔容积计算 (11)
3.3本章小节 (12)
第4章涡旋压缩机涡旋盘受力分析和仿真 (13)
4.1ANSYS软件有限元分析简介 (13)
4.2涡旋盘的网格划分及约束 (13)
4.3涡旋齿的内压分析 (14)
4.3.1涡旋齿作用内压计算分析 (15)
4.3.2涡旋齿作用内压值分析 (16)
4.4涡旋齿稳态温度场分析 (17)
4.4.1涡旋齿稳态温度场的计算分析 (18)
4.5本章小结 (19)
第5章涡旋压缩机涡旋齿的有限元分析 (20)
5.1涡旋压缩机涡旋齿内压分析 (20)
5.1.1涡旋齿内压作用等效应力分析 (20)
5.1.2涡旋齿内压作用变形分析 (23)
5.2涡旋压缩机涡旋齿温度分析 (24)
5.2.1稳态温度场作用涡旋齿等效应力分析 (24)
5.2.3稳态温度场作用涡旋齿变形分析 (25)
5.3涡旋压缩机内压和温度耦合分析 (25)
5.3.1引起涡旋盘应力变形的作用载荷 (25)
5.3.2涡旋压缩机涡旋齿耦合分析方法 (26)
5.3.3内压与稳态温度场藕合作用涡旋齿等效应力分析 (27)
5.3.4内压与稳态温度场在藕合作用下涡旋齿的变形分析 (29)
5.6本章小结 (30)
第6章结论与展望 (32)
致谢 (33)
参考文献 (34)
第1章绪论
1.1研究背景
涡旋式压缩机是由一个固定的渐开线涡旋盘和一个呈偏心回旋平动的渐开线运动涡旋盘组成可压缩容积的压缩机。涡旋压缩机的独特设计，使其成为当今世界节能压缩机。涡旋压缩机主要运行件涡盘只有龊合没有磨损，因而寿命更长，被誉为免维修压缩机。涡旋压缩机运行平稳、振动小、工作环境宁静，又被誉为‘超静压缩机’。涡旋式压缩机结构新颖、精密，具有体积小、噪音低、重量轻、振动小、能耗小、寿命长、输气连续平稳、运行可靠、气源清洁等优点。由一个固定的渐开线涡旋盘和一个呈偏心回旋平动的渐开线运动涡旋盘组成可压缩容积的压缩机。然而涡旋压缩机的特别也非常的显著。
1、环保：比其他任何类型空压机噪音都低,可直接放置在生产车间内,完全可省略空压机专用机房。
2、节能：由于原理的优越性，使的涡旋空压机比活塞 .螺杆.滑片等传统空压机的效率都要高.稳定仅有一个部件-动盘是运动的(线速度也不足2m/s),其他不运动,故整体震动小,动静涡旋盘互不接触,困此无需维修的概念具有充足的理由!这是传统空压机不可比拟的。
3、耐用：机内的润滑油主要是为建立一层极薄的油膜和润滑轴承,而不像螺杆机那样,主要为了冷却,故需要注入的油很少,需要油气分离器.过滤芯负荷也就很轻,输出的空气含油量自然极低!整机无易损件,因而经久耐用。
4、精巧：外型设计美观,占地面积小,机组性能优良,自动控制可靠,充分体现为用户着想的设计理念,是公认的最高难度能效比空压机。
5、经济：与同规格螺杆式空压机,更经济实惠。
1.2涡旋压缩机的发展与应用
1.2.1国内外涡旋压缩机的发展历史
涡旋压缩机最早于1905年提出，但由于加工手段和工艺设备的局限性没有得到深入的研究和发展。直到20世纪70年代，能源危机的加剧和高精度数控铣床的出现，为涡旋机械的发展带来了机遇。美国ADL公司1973年首次提出涡旋氮气压缩机的研究报告，并证明了涡旋压缩机具有其它压缩机无法比拟的优点。1982年，日本二电公司开始批量生产汽车空调涡旋压缩机，其后日立公司、二菱电气、大金、松下、美国的谷轮公司和特灵公司也开始批量生产涡旋压缩机。进入21世纪，谷轮公司又推出了一种新的数码涡旋压缩机，使空调器不必使用昂贵的变频控制器就能实现制冷量在10%～100%范围内的无级调节。1993～1998年整个压缩机市场只增长了5.2% ,涡旋压缩机却增加了26% , 1998年底柔性涡旋压缩机的产量己经突破了1200万台。
我国1983年以后才开始涡旋压缩机的研制工作，1987年试制出第1台涡旋空气压缩机。日前涡旋压缩机的研究制造主要集中在美国、日本、中国和韩国。近年来研究涡旋压缩机的论文不断增多，研究内容主要集中在涡旋压缩机的儿何特性、工作原理、泄漏及密封、加工工艺及材料及通用型线、整体优化等方面。
涡旋压缩机的研究与开发己受到各界的广泛重视，其发展极其迅速，变频调速技术在涡旋空调系统中的应用使其独特的优点得以充分体现。今后一个时期，涡旋空气压缩机将逐步向高压和大功率方向发展，其应用范围将进一步扩大，特别适合于环保要求高的特定应用场合。在空调系统中，新的制冷工质对涡旋压缩机的结构提出新的要求，经过结构改进，涡旋压缩机将会更加适应此种应用场合。可以预测，涡旋压缩机的研究和制造将会在我国有一个较大的飞跃，其前景相当乐观。
1.2.2涡旋压缩机的应用
目前涡旋压缩机的应用范围非常广泛，如涡旋压缩机主要应用于制冷和空调领域。随着研究的深入，涡旋压缩机的适用范围也在逐渐扩大，从单级压缩发展到多级压缩的涡旋机组，从柜式空调器全封闭制冷压缩机发展到窗式空调器的小功率涡旋压缩机，以及汽车和列车空调系统压缩机。除了在空调和制冷领域的应用最为广泛外，
涡旋压缩机在空气压缩机领域中的品种规格也比较多。近几年来国内也进行了车用燃料电池发动机用无油润滑涡旋空压机的研发，西安交通大学能源与动力学院承担的863子项目“无油涡旋空气压缩机”通过鉴定，其最突出的特点是以喷水代替了喷油，实现无油润滑，保证了排出气体的清洁。大连化物所委托兰州理工大学研发了无油润滑双涡圈涡旋空气压缩机，并通过大连化物所压缩机实验台的样机实验，取得了预期效果，扩展了涡旋压缩机的应用范围。在增压器应用方面比较典型的是汽车发动机用增压器，德国大众公司在这方面进行了大量探索，开发成功了著名的G增压器，使得发动机的功率提高了35%。涡旋增压装置在90年代以后又被谷轮公司制造成医用空气动力源，效果也比较理想。这类装置的共同特点是气体流量大，但压力比低，一般不超过2 MPa。新型废气涡旋增压器采用涡旋膨胀机和涡旋压缩机两者有机的组合，利用汽车排出废气的能量实现对新鲜气体的充量增压，取得了不错的效果。1987年日本三菱电机公司首次开发成功回转型涡旋真空泵。1990年以后日本日立、岩田、英国Edwards、德国的LH、美国Varian等国际知名企业也相继推出了涡旋真空泵，居技术领先地位。
1.3论文选题目的
由于具有突出的优点，涡旋压缩机等涡旋压缩机的研究和应用引起了许多国家的重视。随着涡旋压缩机的广泛应用，对其性能的要求也日益提高，尤其在高频率、高压力比、高压工作性能、摩擦学性能以及可靠性等方面的要求更加突出。由于动静涡旋盘对精度要求很高，压缩腔工况复杂，时变性很强，导致涡旋压缩机从新产品的设计到最终的样机试验要经历很长的周期，设计以已有经验为基础，其方法远远不能满足需求，而且设计依据不完善，至今没有完整的强度模型和设计准则。分析现有研究和涡旋压缩机等涡旋压缩机的工程实践，不少研究者在涡旋型线、涡旋盘的加工、几何精度及其检测、动力学模型、润滑与密封、摩擦磨损及效率、热力学参数、涡旋盘变形、参数优化设计等方面作了很多工作，面对这样的现实，在此次毕业设计中进行简单的分析学习。
第2章涡旋压缩机的原理和结构
2.1涡旋压缩机的结构
各种涡旋压缩机的基本组成相同，有动静涡旋盘、防自转机构、轴系结构以及附件等，它们共同实现动静涡旋齿在运动过程中形成密闭的涡旋腔，涡旋压缩机正常稳定工作的关键在于保证动静涡旋齿的相对运动和涡旋腔的密封。为保证涡旋机械发挥其性能特点，需要动静涡旋齿在径向和轴向有良好的动态特性。因此涡旋机械还需要径向和轴向随变结构、密封和润滑等结构。
涡旋压缩机是新一代的容积式压缩机，兼具容积式和回转式压缩机的优点，在中、小排量领域已逐步取代往复式压缩机成为压缩机的主流。典型的涡旋压缩机结构，主要由动、静涡旋盘、曲轴、机架、防转机构、排气口和排气阀等组成。涡旋压缩机的结构如图2-1所示，它是由运动涡旋盘（动盘）、固定涡旋盘（静盘）、机体、防自转环、排气口和排气阀等组成。
图2-1涡旋压缩机的结构
动盘和静盘的涡旋线呈渐开线形状，安装时使两者中心线距离一个回转半径，相位差180°，这样，两盘啮合时，与端板配合形成一系列月牙形柱体工作容积。
2.2涡旋齿压缩机的工作原理
工作时通过曲轴驱动动涡旋盘相对静涡旋盘做公转运动，通过动、静涡旋齿的不断啮合实现气体的压缩。防转机构用来防止动涡旋盘的自转运动，主、副平衡铁平衡涡旋压缩机轴系运转时产生的惯性力，以此来保证涡旋压缩机的平稳运转，背压腔用来平衡轴向。动、静涡旋的工作过程如图2-2所示，动、静涡旋盘相互交错组装在一起，两者之间有180°的相位差，从而形成数对月牙形的容积腔，气体从吸气口处进入并被封闭在腔内，经过压缩后的气体从排气口排出。图示2-2给出了曲轴转动一周中θ = 0°, 90°, 180°和270°四个位置的气体压缩情况，从图2-2中可看出涡旋压缩机的吸气一压缩一排气过程是多腔同时进行，整个过程连续、平稳，所以涡旋压缩机的振动和噪声比其它的压缩机低。
图2-2涡旋压缩机的工作原理
在涡旋压缩机的整个过程中气体的压缩是通过涡旋盘的运动，将外围的密封气体
腔推向中心，并在这个过程中缩小气腔的体积来实现的，然后吸气腔封闭，通过东涡旋的运动将密封腔内的气体推向涡旋盘中心，随着密封腔体积的减小压力逐渐升高，
气腔 压缩过程
排气
吸气过程
a
b d c
a ）?=0°
b ）?=90°
c ）?=180°
d ）?=270°
密封腔内气体被推到涡旋盘中心的排气腔，压力达到拍气压力，在吸气腔闭合时有6个压缩腔在同时工作，吸气和排气过程可近似地被认为是连续的。
随着技术的发展，高压和大排气量涡旋压缩机的研究日益迫切，提高排气量
己是其发展的重要方向。对于单涡旋齿压缩机，在涡旋齿高一定的前提下，增加
排气量的方法有:
(1)增加涡旋齿的圈数;
(2)提高转速或增加曲轴回转半径。
增加涡旋齿圈数会使涡旋盘直径增加，造成整机尺寸增加，不利于涡旋压缩机的设计，同时轴向力、径向力、切向力和倾覆力矩有较大幅度增加，使涡旋压缩机稳定性降低，泄漏增加和摩擦功耗增加，机械效率下降。转速提高或曲轴半径增加会使动、静涡旋盘的相对滑动速度增加，加重磨损，使排气温度增加。因而常用的单涡旋涡旋压缩机在排气量相对较大的场合存在以下缺点:
(1)涡旋盘和整机外形尺寸较大;
(2)涡旋盘的气体力和旋转惯性力较大;
(3)动、静涡旋相对运动的线速度增加，摩擦损耗大，效率降低。
2.3本章小结
涡旋压缩机基本理论以平面啮合理论为基础。涡旋压缩机作为涡旋机械的典型应用实例，其基本组成除了涡旋盘外还有防自转机构，轴向和径向随变机构、密封和润滑机构等，其应用己经比较成熟，在泄漏和寿命等问题方面还需作很多工作，需要研究压缩腔几何模型和涡旋齿强度。
第3章涡旋压缩机的建模
涡旋压缩机是国际上70年代开发应用的一种新型回转容积式压缩机。在它问世初期，就以其高效、高可靠性、低能耗、低噪音、小体积的诸多有点引起广泛的重视，被视为全新一代压缩机。近些年来，随着精密加工技术的发展和涡旋压缩机的内部关键结构问题的突破，涡旋压缩机大规模商品化的可能性大大提高，另外，涡旋压缩机在较宽的频率范围内有较高的容积效率和绝热效率，适合采用变频装置，可进一步降低制冷、空调装置的能耗，提高舒适性，所以再制冷，空调领域中具有管饭的应用前景。在以往的涡旋压缩机的仿真软件中，模型基本上是针对基本构件为整数圈的涡旋盘，而经过对文献的参考将进行对非整圈数的涡旋盘进行建模，然而非整圈数的涡旋盘本身所独有的几何特色所决定，涡旋盘齿型的几何参数有基圆半径、齿高、起始角、节距、齿厚、圈数、渐开角等。
因为此次毕业设计为有限元分析，我采用的建模软件为UG7.5为建模软件，最后通过ANSYS与UG7.5的接口导入进行分析，以下为UG7.5的建模情况。
图3-1涡旋压缩机的UG模型图
3.1涡旋压缩机涡旋齿参数的计算
涡旋压缩机依靠一对啮合的动、静涡旋齿之间形成的数个压缩腔的周期性容积连续变化实现吸气、压缩和排气等工作过程。压缩腔在压缩工作中要求密闭、连续、渐缩，其形状、容积大小及变化等几何特性决定了压缩机的基本性能因此形成压缩腔的涡旋齿内、外壁面的型线和压缩腔的几何模型是涡旋压缩机研究中最基本、也是最重要的课题。与压缩机工作中吸气、压缩、排气过程相对应的压容积渐缩、压缩腔形成、破灭等过程的研究比较多。但由于目前未建立统一的压缩腔几何模型，对有关压缩腔的形成、变形及破灭等过程的几何特性只能作定性描述，无法对其作出全面、系统的研究，与压缩腔几何特性相关的压缩腔运动学、动力学、热力学等研究和压缩腔设计应用缺乏系统的理论基础。因此，此次毕业设计只做简单的分析。
压缩腔几何模型以型线为基础，以动、静涡旋盘的公转运动为本质特征，综合压缩腔的形成、压缩腔任意位置的形状(长度和法面面积)变化、生命周期以及压缩腔数表示。用压缩腔几何模型，对涡旋压缩腔可作系统的研究。
在已知吸气容积时，任意三个基本参数完全确定涡旋盘齿型。在包含圈数在内的基本几何参数，由于强度和倾覆力矩方面的要求，需要保持其他参数不变时，压缩机吸气容积的变化，亦即制冷空调系统中压缩机容量的变化，将依赖于涡旋压缩机的圈数M的变化，由此，任意的圈数压缩机也就应运而生了。自从1984年森下悦生首先报道有关涡旋压缩机几何模型和力学模型的研究结果以来，目前国内、外还没有有关任意圈数涡旋压缩机的模型分析、仿真计算和实验验证方面的文献，几乎所有的几何分析、热力分析和动力学分析都是针对整数圈涡旋压缩机进行的，显然，这极大的限制了任意圈数涡旋压缩盘，建立有非整圈数特色的仿真模型，并进行应用，是十分紧迫和必要的。
三个基本参数为节距Pt、涡旋齿壁厚t和涡旋齿高H，通过三个参数和几个几何关系如下：
发生圆半径a
a=Pt/2π(3-1) 渐开线发生角α
α=t/2=πt/Pt (3-2)
主轴偏心量e(回转半径)
e=Pt/2－t (3-3)
涡旋齿外径d
D=Pt －t (3-4)
排气角?°
?°=
23π－?ο?＋ɑ (3-5) 式中，?ο
?为涡圈外侧壁被干涉后终点A 的渐开线展角，且由下式决定 ?ο?
2＋2?ο?sin (?ο?－ɑ)＋2cos (?ο?－ɑ)=(π－ɑ)2－2 (3-6)
式中，ɑ为渐开线发生角根据节距Pt 、涡旋齿壁厚t 和涡旋齿高H 三个基本参数
和他们的关系式，经过哦计算，我们得到了，涡旋压缩机涡旋齿的基本参数数据：基圆半径为4.2176mm,渐开线发生角为30°，偏心距为8.75mm ，端板厚度为20mm ，涡旋型线高度为30mm ，涡旋齿厚度为8mm ，涡旋齿齿高为40mm ，半径为83.5mm 。
3.2涡旋压缩机动、静涡盘几何模型的特色
涡旋齿型圈数定义为M ，由于渐开线的特殊性，涡旋齿型圈数M 定义也比较特殊，它表明渐开线所形成的视觉上的2π角度的个数。实际上，在视觉上的2π代表了渐开线的（2π+π/2）的渐开线。由此，圈数定义为：
()[]ππφ2/2/-=M (3-7)
一般来讲，πφ2-为π2的整数倍，即M 为整数，由于非整数圈涡旋齿的出现，
这一定义得以扩展，M 将是任意的有理数。如图3-2所示
图3-2涡旋齿型线圈数
整数圈涡旋型线
M=2
非整数圈涡旋型线 M=1.75 （a ） （b ）
3.2.1动、静涡盘的啮合状况
如图所示整数圈和非整数圈涡旋盘的情况，图3-2可以看出，他们的典型区别在
于整数圈涡旋盘在曲轴的转角为0°时吸气闭合，而非整数圈涡旋盘在s θθ=时闭合。
为了模型分析和计算的需要，定义了新的几何参数一吸气角s θ，非整数圈涡旋齿
啮合，吸气角s θ定义为动、静涡旋盘在啮合过程中最外层吸气腔闭合时的驱动曲轴转
角（在0~2π的一个周期内）。对于整数圈涡旋压缩机，整数圈涡旋齿啮合，此时的吸气角为0°，对于非整数圈涡旋压缩机，吸气角可以通过前面定义的涡旋圈数来确定，确定的公式为：
()[]{}πθ2i n t
1?--=M M s (3-8) 式中，int （M ）为取整的意思。吸气角对于程序仿真时几何计算和动力计算有重要的意义。
3.2.2静涡盘的背压技术介绍
涡旋压缩机工作时，动、静涡旋盘始终保持良好的啮合是机器稳定工作的基础。由于被压缩气体作用在动涡旋盘上，使动涡旋盘有倾斜或脱离静涡旋盘的趋势，造成较大的气体泄漏和零部件磨损，在一定程度上限制了涡旋压缩机的发展。背压技术即通过在动涡盘上一定位置开设背压孔，引介于吸、排气之间的中间压力的工质到背压腔中，借以将动涡旋盘托起并紧贴在静涡旋盘端面上，达到平衡轴向气体力及倾覆力矩的目的。带有背压孔的涡旋盘如图3-3所示。
图3-3涡旋盘的背压孔
从背压孔流入到背压腔内的高压腔气体必须经过一段时间才能和背压腔内的气体相融合，背压力升高，与腔内气体融合后背压腔内的压力才下降，直到下一个循环，背压腔完成一个工作过程。所以一般采用平均背压力与最小背压力相比较，得到背压孔的最佳位置。背压孔只能与封闭的中间压缩腔连通，而不能与吸气腔或排气腔连通，因为与吸气腔连通会造成外泄漏，与排气腔连通造成背压过高内泄漏。静涡旋齿以自身中心旋转180°得到动涡旋齿，动涡旋上任一点的运动轨迹为以该点为圆心，以R 0为半径的圆。背压孔与中间压缩腔的连通时间应尽量长一些，即背压孔应尽量靠近涡旋齿，以维持背压腔压力平衡。
3.2.3涡旋盘的吸气腔容积计算
在考察非整数圈涡旋盘的啮合状况时我们还发现，以往的涡旋压缩机的几何分
析，都没有专门计算吸气腔的容积，这是由于整数圈压缩机再吸气角为0°时吸气腔正好封闭，再动力模型程序计算时正好是起点；而人们往往又认为外部吸气腔的压力为动盘外部气体力所平衡。因此，在计算轴向气体力忽略了吸气腔的轴向气体。事实上，新的技术如动盘被压机构或静盘弹簧柔性机构的采用，是这部分压力实际上不能被抵消，因此，动力模型的精确计算使我们必须精确计算吸气腔的容积。
涡旋压缩机的曲轴角度由0～2π旋转时，吸气腔、压缩腔和排气腔的容积总和
是不变的。从中心起的第i 个腔室的容积： ()???
??-
--==πθπ12221i h t p p h S V i i （3-9） 对具有N 个压缩室的涡旋压缩机，其第N 个腔室容积为：
()()h N t p p V N 122--=π （3-10）
对具有N 个压缩室的涡旋压缩机，令i=1，θ=*θ则得终了容积1V ：
()h t p p V ???
? ??--=πθπ*132 （3-11） 式中*θ为开始排气角，结构内容积比为行程容积与终了容积之比：
压缩机的热力性能和计算
§2.2.1压缩机的热力性能和计算 一、排气压力和进、排气系统 （1）排气压力 ①压缩机的排气压力可变，压缩机铭牌上的排气压力是指额定值，压缩机可以在额定排气压力以内的任意压力下工作，如果条件允许，也可超过额定排气压力工作。 ②压缩机的排气压力是由排气系统的压力（也称背压）所决定，而排气系统的压力又取决于进入排气系统的压力与系统输走的压力是否平衡，如图2-20所示。 ③多级压缩机级间压力变化也服从上述规律。首先是第一级开始建立背压，然后是其后的各级依次建立背压。 （2）进、排气系统 如图所示。
①图a的进气系统有气体连续、稳定产生，进气压力近似恒定；排气压力也近似恒定，运行参数基本恒定。 ②图b的进气系统有气体连续、稳定产生，进气压力近似恒定；排气系统为有限容积，排气压力由低到高逐渐增加，一旦达到额定值，压缩机停止工作。 ③图c的进气系统为有限容积，进气压力逐渐降低；排气系统压力恒定，一旦低于某一值，压缩机停止工作。
④图d的进、排气系统均为有限容积，压缩机工作后，进气压力逐渐降低；排气系统压力不断升高，当进气系统低于某一值或排气系统高于某一值，压缩机停止工作。
二、排气温度和压缩终了温度 （1）定义和计算 压缩机级的排气温度是在该级工作腔排气法兰接管处测得的温度，计算公式如下： 压缩终了温度是工作腔内气体完成压缩机过程，开始排气时的温度，计算公式如下： 排气温度要比压缩终了温度稍低一些。 （2）关于排气温度的限制 ①汽缸用润滑油时，排气温度过高会使润滑油黏度降低及润滑性能恶化；另外，空气压缩机中如果排气温度过高，会导致气体中含油增加，形成积炭现象，因此，一般空气压缩机的排气温度限制在160°C以内，移动式空气压缩机限制在180°C以内。
无油涡旋压缩机国内外研究现状
无油涡旋压缩机国内外研究现状 涡旋压缩机最早诞生于1905年，由法国工程师Leon Creux发明的，由于加工技术的局限性,80年代初才开始批量生产。70年代开始，由于能源危机的加剧和高精度数控铣床的出现，为涡旋机械的发展带来了机遇。 涡旋压缩机是继往复压缩机、转子压缩机、螺杆压缩机之后的又一种新型高效容积式压缩机，被公认为是技术最先进的第三代压缩机。涡旋压缩机作为一种新型压缩机,具有效率高,噪声小,零部件少等一系列优点。与同等容量的往复式压缩机相比，主要零部件仅为往复式的1/8，体积减少40%左右，噪声下降5～8dB，效率提高10%，重量减轻15%，驱动力矩的波动幅度仅为往复式的1/8。 随着工业的发展,在一些特殊场合常要求气体在压缩时不被润滑油所污染, 或不允许外界空气逸入汽缸,所以无油润滑压缩机成为这些特殊场合的首选压缩机。由于无油润滑的涡旋式压缩机较其他形式的无油压缩机在结构、工作效率、可靠性、振动及环保等方面有着不可替代的优势,因此,对无油润滑的涡旋式压缩机的研究以及尽快实现产品的国产化,已经成为当今国内涡旋压 缩机研究领域的热点。 国外无油压缩机开始于二十世纪三十年代。1935年瑞士苏尔寿公司发表了迷宫式密封无油润滑压缩机的专利。五十年代初，世界市场上出现了第一批无油润滑压缩机。我国最早从事无油润滑压缩机研制工作的是沈阳气体压缩机厂和中国科学院兰州化学物理研究所。自1964年起开展对压缩机的活塞环、浮动环、密封圈和导向套等自润滑材料的试验研究工作。 无油润滑形式的涡旋压缩机产品有很好的市场前景,，然而无油润滑涡旋式压缩机的研究在我国才刚刚起步,还很不完善。无油润滑涡旋压缩机在密封和润滑方面问题一直是影响其效率的关键因素。与油润滑涡旋压缩机相比, 由于没有润滑油的密封作用,无油润滑涡旋压缩机在工作过程中的泄漏问题更加严重。 要实现无油润滑，涡旋齿顶密封摩擦副是需要首先考虑的部位，一般采用自润滑材料镶嵌来解决。目前常用到的自润滑材料有聚四氟乙烯（PTFE）基复合材料、聚醚醚酮（PEEK）基复合材料、聚苯醚砜（PESF）和聚醚砜（PES）、纳米结构喷涂固体自润滑符合材料涂层、等离子喷涂高温自润滑涂层以及热喷涂等离子技术。 德国独资的台州市德瑞压缩机有限公司引进的DR3系列涡旋式空气压缩机，齿顶密封摩擦副采用聚醚醚酮（PEEK）基复合材料，机加工工艺采用德国DMG公司的高精度五轴联动加工中心(机器加工精度5um)，生产的涡旋式空气压缩机机头一直返销德国，现德方追加投资的DR3系列静音式涡旋式空气压缩机整机生产线，即将全面投产，将极大地满足国内无油空压机的需求。
直流变频涡旋压缩机和数码涡旋压缩机对比 副本
直流变频涡旋压缩机和数码涡旋压缩机对比 直流变频涡旋压缩机和数码涡旋压缩机是目前变容量技术（根据负荷变化要求来调节制冷剂流量）的两大标志性代表。两种压缩机的主要应用领域都为多联机空调系统，但较之已经进入市场多年的变频多联机系统，数码涡旋多联机系统只能算作一种新型产品。下面仅就上述两种压缩机及其空调系统进行比较。 1.工作原理 1)直流变频涡旋压缩机是由电机定子产生的旋转磁场与转子的永磁场直接作用实现 压缩机运转的。通过直流变频器来改变输入电压和频率，从而对电机进行调速。当 室内负荷要求提高时，压缩机的电机转速加快，容量增大；当室内负荷要求降低时， 压缩机的电机转速放慢，从而使容量减小。 2)数码涡旋压缩机是将吸气旁通的卸载控制应用于涡旋压缩机上开发出来的变容量 压缩机。其原理是在定涡旋盘顶部加装一个可以上下移动的活塞，活塞顶部为调节 室，通过直径的排气孔与排气腔相通，此外还通过设有外接电磁阀的旁通管和吸气 管相连。电磁阀开启时，调节室内的排气被释放至低压吸气管，导致活塞上移（仅 为1mm）,定涡旋盘也随之上移，使动、定涡旋盘分离“卸载”，形成了无制冷剂 蒸气被压缩机的状态；电磁阀关闭时，活塞上下侧的压力为排气压力，压缩机“加 载”，恢复压缩过程，这样就可实现0和100%两档容量调节。通过改变电磁阀的 开闭时间，就可以实现压缩机10%～100%容量调节。 2.可靠性 1)直流变频涡旋压缩机是由日本空调厂家于上世纪80年代首次推出的产品。至今已 有20多年的开发、使用经验，成熟度较高，而且价格也在逐渐下降。在日本，直 流变频技术的应用逐年增加，到2002年已占到整个空调器产品的%。 2)数码涡旋压缩机是美国谷轮公司于1995年推出的产品，产品应用于整机系统中的 运行特性目前仍然存在许多争议，相关研究水平和应用成果远不如变频压缩机系统 那么丰富。最明显的缺陷是因为动、定涡旋盘要通过沿轴向脱离分开一段距离来实 现变容量调节功能，而这种涡旋盘的频繁开闭会极大地损伤其使用寿命。例如，按 照20s一个“加载/卸载”周期、连续工作10年的使用寿命来计算，其动、定涡旋 盘的开闭次数将达到上千万次。如此频繁的开闭会加速动、定涡旋盘的磨损和老化。
涡旋压缩机论文翻译
三维排放涡旋空气压缩机流动数值模拟 Jian Mei Feng, Zong Chang Qu, Xin Wei Lin 能源与动力工程学院 中国西安交通大学，西安710049 E- mail地址：jmfeng@https://www.wendangku.net/doc/ca2796464.html, zchqu@https://www.wendangku.net/doc/ca2796464.html, lxw5837@https://www.wendangku.net/doc/ca2796464.html, 概述 涡旋压缩机在传统压缩机行业里被公认为有较高的竞争力。大量的出版物极有兴趣的证明了这一点。在流动损失效率得到进一步提高的同时，特别是在最后的压缩区和排放区，流动损失更是大大地被减少。详细了解流动过程中发生在排放区的流动损失是分析和减少排放流量损失的有利条件，这对减少严重损失是非常必要地。由于过程的复杂性，只有一个方法可以解决连续性和动量方程，那就是采用数值计算方法。在过去的10年里，进行了一些对涡旋压缩机的性能的调查。不过，对流体流动特性的细节的讲解的资料是相对很少的，尤其是在涡旋压缩机室。在本论文中，应用物理模型对实际的涡旋空气压缩机排放区的放电过程中的一个特点，作出合理的简化和三维准稳态湍流数值模拟。通过对排放区出口端的三维速度和压力分布进行典型流动分析，我们可以对涡旋空气压缩机的物理过程有深入地了解。 1. 引言 涡旋压缩机广泛应用于制冷，空调及电力领域，其竞争优势是在于它的高效率，和能够减少部分损失的要求，降低噪音，减少振动水平。三维模拟涡旋压缩机的运行，如：移动动涡盘的轨道、摩擦损失和流动阻力损失等各种损失。这些损失是该排放流量（由于流动损失约消耗百分之3的输入功率）的主要部分，特别是在大流量过程中。在流动过程中存在放电现象，因此在最后压缩地区要减少这些流动亏损，尤其是在速度增加的大流量区域更明显。因此，在涡旋空气压缩机顶部进行三维放电数值模拟是十分有必要的。最重要的流动模式，是在排放和最终压缩区。尤其是在大流量涡旋压缩机排气口务必要根据分析结果，来为寻找供应来源的排放所造成的损失进行理论分析和设计。 本文研究的对象是一个1.6 的涡旋空气压缩机的排放量。最重要的理论研究对象是对对称弧和排放区的修改和整定。基本参数和修改后的提示参数列于表1。示意图1显示了涡旋压缩机的排放区域。 表1：基本参数和修改后的参数 图1：涡旋压缩机排放区示意图。 2. 物理模型与数值方法 2.1 物理模型 这种气体通过涡旋齿的“压缩运动”而提供动力，而涡旋齿的这种运动可以在涡旋压缩机的工作腔内对可压缩性粘性非定常流的气体进行压缩。由于高转速和附近的靠近腔壁的速度梯度，所以气体的湍流特性必须加以考虑。但绕壁速度比较小的气体速度，例如，在腔壁上的速度大约是百分之5的气体速度是本文研究空气压缩机排放的平均速度，因此它必须在准稳态的环境下，并且有固定的流场。也就是说，忽略轨道流动的腔壁运动是有道理的。因此，进行三维稳态湍流计算分析，是对压缩区和排放区流场的预测和分析。在涡旋压缩机中空气是从两个方向注入到压缩腔内的，并且两侧各有曲柄角度。不同的体积流量在不同曲轴
电动涡旋式压缩机关键技术特点
电动涡旋式压缩机关键技术特点： 纯电动汽车采用电动涡旋式压缩机，现代电动汽车已不再安装内燃机,或主要不以发动机作为动力源,显然空调制冷的压缩机大多已不能以发动机来驱动,而改由电动机来驱动.这种驱动方式取消了传统的外驱式皮带轮,电动机一般与压缩机组装为一体,形成全封闭的结构,这种结构形式灵活方便,可装置在发动机室的任何位置,而且电动机与压缩机可采取同轴驱动,不会出现传统驱动方式的皮带打滑、压缩机转速与发动机转速不同步的现象。 电动涡旋式压缩机关键技术1，直流变频，小排量，髙转速涡旋压缩。2，电动机（驱动机构）永磁直流，（矢量变频调速控制）髙转速。3，控制器，整体式，软硬件设计技术，数据釆集和设定，与汽车CAN 连接，形成完整系统。4，圧缩机变节距设计，密封浮动密封。 1）涡旋式压缩机吸气、压缩、排气过程基本上都是连续进行的，吸入压力损失小，浮动密封气密系数高，容积效率高，适应高转速，振动小噪音低，结构简单、可靠性高。 2）永磁同步电机(Permanent Magnet Synchro-nous Motor, PMSM)具有体积小、重量轻、结构简单、运行可靠、功率因数高、易于散热等。PMSM在电动汽车空调压缩机上的应用与普通的空调压缩机又有很大的不同。 (1)使用直流电源作为动力源; (2)汽车空调安装在运动的车辆上,需要承受频繁的振动与冲击,对
电机运行的安全性和可靠性要求更高; (3)需要空调有快速制冷、制热和低速运行的能力; (4)直接消耗电池能源,为保证电动汽车的推进动力,需要提高电机 的效率。 矢量变频调速控制在PMSM中采用了优良的控制方式。为了扩展电机速度范围，PMSM中常采用弱磁控制。 3）控制器可划分为四个部分,分别是电源模块、控制模块、通信模块和功率模块。（1）电源模块输入端接电动车要求的xV高压直流电，分别对功率模块和控制模块供电，（2）控制模块的工作电压为需要设计的降压电路。（3）通信电路采用光耦隔离,可在输入信号异常时保护控制芯片不被烧坏。（4）智能功率模块设有故障保护功能,当有温度、电流、电压等故障发生时,模块会输出故障信号使电机停止运行,从而起到保护作用。
直流变频涡旋和数码涡旋区别
直流变频涡旋压缩机和数码涡旋压缩机是目前变容量技术（根据负荷变化要求来调节 制冷剂流量）的两大标志性代表。两种压缩机的主要应用领域都为多联机空调系统，但较 之已经进入市场多年的变频多联机系统，数码涡旋多联机系统只能算作一种新型产品。 区别： 一、工作原理 1、直流变频涡旋压缩机是由电机定子产生 的旋转磁场与转子的永磁场直接作用实现压缩机运转的。通过直流变频器来改变输入电压 和频率，从而对电机进行调速。 2、数码涡旋压缩机是通过一个外接的电磁阀将旁通管和吸气管相连来实现变容量的。可以实现0%-100%调节。 二、可靠性：数码涡旋压缩机使用寿命比较短。涡旋盘的频繁开闭会极大地损伤其使用寿命。 三、节能：数码涡旋较好，不过数码最高能力是100%，变频最高频率可达120HZ，范围大。 四、环保：直流变频压缩机电磁干扰较交流变频小的多；数码涡旋属于机械操作，电磁干扰可以忽略不计。 综上所述，性价比高的肯定是直流变频压缩机，比较开发的早，现在比较稳定，数码涡旋还属于新产品，是否能长久稳定运行还不能确定，而且价格也比较高，不划算。建议用变频的，现在是市场的主导产品，开发早，价格也比较透明，运行稳定，质量有保证。 数码涡旋是爱默生谷轮（copeland）独有技术的产品，实际上是属于变容量技术，是将压缩机排出的工质（制冷剂）的一部分或全部回流来控制系统的制冷剂循环量的，电机采用的是定速型式，谷轮为此也花费了较长时间来进行推广，产品比较成熟，应用一度也挺广泛。 变频压缩机主要特点是电机采用变频电动机，它的特点是转速范围较大，一般超过工频对应转速（如50hz对应为2850转左右，60hz对应为3400转左右）较多，所以适应负荷变化的可调节能力较强，如果电机采用无刷直流电动机，电机的效率也要高出较多（5-8个百分点）。 变频压缩机因其宽能力运行范围和较佳的运行效率，应用已越来越普遍，谷轮本身也开发了变频涡旋压缩机向客户推广，从趋势上讲，数码涡旋终究会被变频压缩机取代的。
中国部分涡旋压缩机企业概况
中国部分涡旋压缩机企业概况-电气论文 中国部分涡旋压缩机企业概况 艾默生环境优化技术（苏州）有限公司 随着生活水平的提高，人们对冬季采暖的要求越来越高。而采暖方式的便捷、高效、节约和环保等高要求把艾默生环境优化技术的E V I 涡旋强热技术带到了人们的面前。谷轮E V I 涡旋强热技术是艾默生环境优化技术推出的专利技术之一。在谷轮涡旋压缩机中搭载E V I 喷气增焓技术使空气能热泵在-20℃的气候条件下仍能正常工作。凭借强劲的制热能力，解决低温环境下制热不足的一系列难题，谷轮E V I 涡旋强热技术成为人们冬季采暖的新时尚。 谷轮E V I 涡旋强热技术的原理与汽车的涡轮增压发动机类似，通过在涡旋盘上增加一个吸气回路，增加制冷剂流量并加大主循环制冷剂的焓差，将以往压缩机只有一次的压缩过程升级为两次，显著减轻压缩机负担，大幅提升压缩效率，有效扩展空气源热泵机组的运行范围，使空气源热泵机组可以在-20℃的低温环境下制热并稳定运行，在-15℃时可达到额定制热能力，制热不衰减，制热量提高40% 以上，COP 提升5%。 艾默生环境优化技术在推出E V I 涡旋强热技术的同时还进行了一系列项目实测，测试结果均显示采用E V I 涡旋强热技术的低温热泵机组可以替代北方传统燃煤集中供热，能在寒冷地区的低温环境下稳定运行，节能高效，结合其碳排放量低、应用灵活的特点，是供热制冷的优选方案。下面是几个采暖成功应用谷轮TMEVI 涡旋强热技术解决方案的实测项目。 1、家用篇——北京密云司马台新村冬季供暖实测项目 司马台新村建设工程是北京市政府和密云县政府新农村建设的重点项目，
位于风光秀丽的北京密云县。密云县冬季寒冷而漫长，采暖期一般自11 月中旬延续到次年3 月中旬，加之气温有时低至-20℃，所以冬季采暖必不可少，采暖设备需要即能保证适宜的室内温度，又要运行费用低廉。 项目建设之初考虑了多种解决方案。司马台及周边地区作为北京市的水源保护区、生态涵养区和传统文化展示区，传统的烧煤采暖方式污染大，已经不再适用；单独为新村建设集中供热设施或者铺设燃气管道费用太高；若采用直接电采暖方式，耗电量太大。普通的空气源热泵在室外低于-5℃时已难以正常运行，而司马台地区冬季温度低于-15℃非常普遍，因此，新的采暖设备需要满足温暖、舒适、节能3 方面要求。经过反复比较，项目最终选定清华同方人环的“低环温空气源热泵+ 地暖”系统方案，机组采用艾默生环境优化技术的谷轮E V I 涡旋强热空调压缩机，确保机组能在-20℃的环境温度下正常工作，突破了空气源热泵在北方冬季采暖受气候条件制约的技术难题。同时，地暖采暖方式舒适健康，能为居民提供怡人的冬季室内环境。该机组各项性能指标均符合国家最新标准，通过先进的空气源热泵技术从空气中提取能量，相比电采暖，能耗节省75%，并能减少二氧化碳排放和雾霾。 应用E V I 涡旋强热技术采暖给村民们带来了显著的经济效益。以蔡女士家的一户210m2 的南向房屋为例，该住宅装载了一套使用谷轮E V I 涡旋强热空调压缩机且额定制热能力为23k W 的空气源热泵系统，末端使用地暖。采暖开始于11 月初，总使用天数约为140 天，根据测试监控，室内平均温度一直维持在20℃左右，最低温度为18℃，最高温度为24℃。而记录到的室外最低温度达到-20℃，整个采暖季的平均耗电量为38 度/ m2，按照北京农村实施的峰谷电价，即平电元/kWh 和谷电元/kWh 计算，整个采暖季总费用仅为3368
压缩机涡旋体课程设计
课程设计说明书 课题名称： 专业班级： 组长姓名： 指导教师： 课题工作时间：2012.6.12——2012.6.19
一、课程设计的任务或学年论文的基本要求 制冷压缩机课程设计是制冷专业教学的一个重要环节，是综合应用本门课程和有关先修课程所学知识，完成以汽车空调用第四代涡旋式压缩机主体结构设计为主的一次设计实践。通过课程设计使学生掌握最新涡旋式压缩机几何设计的基本程序和方法，并在查阅技术资料、选用公式和数据、用简洁文字和图表表达设计结果、制图以及计算机辅助计算等能力方面得到一次基本训练。在设计过程中还应培养学生树立实事求是、严肃负责的工作作风和良好的团队协作精神。具体要求是： (1)通过分析汽车空调涡旋式压缩机的类型和应用特性，并结合行业目前研发的最新 理论，进行汽车空调用蜗旋式压缩机主体结构（动、静蜗旋盘，防自转机构）的设计，包括热力计算、结构参数、部件受力分析和校核计算，零部件图。 (2)设计说明书的编写：设计说明书的内容应包括：设计任务书，目录，中英文摘要， 设计方案简介，工艺计算，设计结果汇总，设计评述，结语（包括设计体会、收获、评述、建议、致谢等），参考文献。 整个设计由论述，计算和零件图三个部分组成，论述应该条理清晰，观点明确；计算要求方法正确，误差小于设计要求，计算公式和所有数据必须注明出处，图纸正确、符合规范。 二、进度安排 在教师指导下集中一周时间完成，具体安排如下： 1．设计动员，下达任务 0.5天 2．收集资料，阅读教材，理顺设计思路 0.5天 3．设计计算 1-2天 4．绘图，整理设计资料，撰写设计说明书 1-2天 5.指导教师审查，答辩 1天 三、参考资料或参考文献 [1]郁永章等.容积式压缩机技术手册.机械工业出版社.2000 [2]Paul C.Hanlon 压缩机手册.中国石化出版社.2002 [3]顾兆林、郁永章.涡旋压缩机设计计算研究.流体机械 1996（2） 48-52 [4]吴家喜. 蔡慧官.涡旋压缩机涡旋盘的优化设计河海大学常州分校学报 1999（13） 32-37 [5]刘扬娟. 涡旋啮合的数学基础. 压缩机技术, 1999 (1) 6～ 9 [6]孙存慧.涡旋压缩机中主要结构参数及运行参数的最佳选择压缩机技术 1998（2） 38-46 指导教师签字：年月日 教研室主任签字：年月日
涡旋压缩机设计说明书
毕业设计（论文） 题目空调用涡旋式压缩机结构设计 学院机电与汽车工程学院 专业机械设计制造及其自动化(机械设计制造）学生向涛 学号 指导教师孙鹏飞
摘要 本设计为空调用涡旋式压缩机结构设计，主要零部件包括动涡盘、静涡盘、支架体、偏心轴、防自传机构及平衡机构，动静涡旋盘应用圆的渐开线及其修正曲线的线型。 首先，确定了涡旋压缩机的重要结构参数，其次确定了涡旋压缩机的各个重要零件的结构尺寸，然后确定了涡旋线圆的渐开线线型并且对涡旋线进行修正，而后选择涡旋压缩机的各种附件，最后利用对涡旋压缩机的主轴进行有限元分析，最终说明了涡旋压缩机结构设计中的有关问题。在涡旋齿线型的设计中，不仅说明了渐开线的特征和涡旋线的成形过程，而且还对涡旋线线型进行了修正。 通过以上设计的设计过程，最终得到了涡旋压缩机。 关键词：涡旋压缩机，动涡盘，静涡盘，偏心轴
ABSTRACT The design is designing the structure of air conditioning scroll compressor , the main parts including moving vortex disc, static vortex disc, bracket dody, eccentric shaft ，anti rotation mechanism and balance mechanism,the application of static and moving vortex disc involve circle and linear correction curve. First of all, the important structural parameters of scroll compressor is determined, then determined the structure size of each important part of scroll compressor, and then determine the involute type vortex line round and the vortex line is modified, and then choose a variety of accessories of the scroll compressor, the spindle of scroll compressor for finite element analysis, the final show the problem in the design of structure of scroll compressor. In the design of scroll profile, not only describes the forming process of involute characteristics and vortex lines, but also to carry on the revision to the vortex line. Through the above design, we finally got the scroll compressor. KEY WORDS: scroll compressor, moving vortex disc, static vortex disc, eccentric shaft
空调用涡旋压缩机的优化研究
半;o热气除霜的同时可以带回沉积在系统中的冷冻油,便于回油。因此这种除霜方式特别适用于长距离的分体展示柜系统。我们采用的热气除霜与传统常用的方法有差别,该系统特点如下: 把由压缩机排出的高压热气不经过冷凝器,直接经热力膨胀阀与蒸发器间的旁通送入蒸发器进行除霜。由于热气在蒸发器除霜后变为制冷剂液体,流向压缩机方向,因此必须安装气液分离器。 我们分别按上述计算值进行试验,试验过程主要通过视液镜观察压缩机油位及展示柜温度变化情况。试验表明,按上述管道管径及长度连接压缩冷凝机组和展示柜,制冷系统运行24h后,压缩机油位保持正常,并且展示柜温度能够满足要求,这说明上述管径选择方法是正确可行的。 6结论 (1)对于分体展示柜制冷系统,当压缩冷凝机组与蒸发器间有较大高差时,为了满足小负荷时回油要求,采用双回气立管设计能取得很好的效果。 (2)随着制冷量的下降,或随着压缩冷凝机组与展示柜间的垂直距离和水平距离的减小,应相应地减小管道直径。 (3)对于管道较长的分体展示柜制冷系统来说,回油的好坏除了与油在制冷剂中的溶解度有关外,主要是由回气管径的选择决定的。 本文给出了高位差分体一拖二展示柜制冷系统管道管径的选择计算方法,并通过试验证明了该方法的可行性,对研究分体一拖多展示柜高位差、长管道的管径选择具有指导作用。 参考文献 1Gosney.WB Principles of Refrigeration.Cambrige Un-i versity Press,1982 2COPELAND压缩冷凝机组产品样本.1996 3郭庆堂主编.实用制冷工程设计手册.中国建筑工业出版社,1994 作者简介:刘占杰,男,30岁,青岛大学制冷与空调教研室讲师,现在上海理工大学攻读博士学位。通讯地址:200093上海市军工路516号上海理工大学制冷与低温技术研究所。 空调用涡旋压缩机的优化研究* 江苏理工大学张立群 大连三洋压缩机有限公司刘永波 摘要讨论了涡旋压缩机的几个主要结构参数的优化方法,为了提高能效比,对涡旋圈数N、背压孔位置角B、涡旋齿厚t进行了优化并得到了满意的结果。 关键词涡旋压缩机优化能效比 1前言 涡旋压缩机在原理上具有许多优点,然而要使这些优点真正反映在产品中,则必须有正确合理的设计方案和高精度的加工及严格的装配工艺,其中设计方案是否合理对压缩机的性能影响很大,是开发产品时首先要解决的问题。压缩机的传统设计方法是经验、半经验方法,费时、费工、效率低,而且最终方案并不是最佳方案,需进一步改进。而优化设计方法是随着计算机的广泛应用发展起来的一种新型工程设计方法,它以能够正确反映压缩机实际工作过程的数学模型为基础,利用计算机求解,得到压缩机性能参数与各设计变量间的相互关系,再运用适当的寻优方法,借助计算机得出最优的设计方案。 2压缩机工作过程数学模型 51 Vol.28,No.1,2000FLUID MACHINERY *收稿日期:1999-08-09
直流变频涡旋压缩机和数码涡旋压缩机对比副本
直流变频涡旋压缩机和数码涡旋压缩机对比副 本 Document number【AA80KGB-AA98YT-AAT8CB-2A6UT-A18GG】
直流变频涡旋压缩机和数码涡旋压缩机对比 直流变频涡旋压缩机和数码涡旋压缩机是目前变容量技术（根据负荷变化要求来调节制冷剂流量）的两大标志性代表。两种压缩机的主要应用领域都为多联机空调系统，但较之已经进入市场多年的变频多联机系统，数码涡旋多联机系统只能算作一种新型产品。下面仅就上述两种压缩机及其空调系统进行比较。 1.工作原理 1)直流变频涡旋压缩机是由电机定子产生的旋转磁场与转子的永磁场直接作用实现压 缩机运转的。通过直流变频器来改变输入电压和频率，从而对电机进行调速。当 室内负荷要求提高时，压缩机的电机转速加快，容量增大；当室内负荷要求降低 时，压缩机的电机转速放慢，从而使容量减小。 2)数码涡旋压缩机是将吸气旁通的卸载控制应用于涡旋压缩机上开发出来的变容量压 缩机。其原理是在定涡旋盘顶部加装一个可以上下移动的活塞，活塞顶部为调节 室，通过直径的排气孔与排气腔相通，此外还通过设有外接电磁阀的旁通管和吸 气管相连。电磁阀开启时，调节室内的排气被释放至低压吸气管，导致活塞上移 （仅为1mm）,定涡旋盘也随之上移，使动、定涡旋盘分离“卸载”，形成了无制 冷剂蒸气被压缩机的状态；电磁阀关闭时，活塞上下侧的压力为排气压力，压缩 机“加载”，恢复压缩过程，这样就可实现0和100%两档容量调节。通过改变电 磁阀的开闭时间，就可以实现压缩机10%～100%容量调节。 2.可靠性 1)直流变频涡旋压缩机是由日本空调厂家于上世纪80年代首次推出的产品。至今已 有20多年的开发、使用经验，成熟度较高，而且价格也在逐渐下降。在日本，直 流变频技术的应用逐年增加，到2002年已占到整个空调器产品的%。 2)数码涡旋压缩机是美国谷轮公司于1995年推出的产品，产品应用于整机系统中的 运行特性目前仍然存在许多争议，相关研究水平和应用成果远不如变频压缩机系 统那么丰富。最明显的缺陷是因为动、定涡旋盘要通过沿轴向脱离分开一段距离 来实现变容量调节功能，而这种涡旋盘的频繁开闭会极大地损伤其使用寿命。例 如，按照20s一个“加载/卸载”周期、连续工作10年的使用寿命来计算，其 动、定涡旋盘的开闭次数将达到上千万次。如此频繁的开闭会加速动、定涡旋盘
制冷压缩机变工况运行的热力性能研究
文章编号：0253-4339(2009)06-0015-05 DOI 编码：10.3969/j.issn. 0253-4339. 2009. 06. 015 制冷压缩机变工况运行的热力性能研究 沈 希 王晓燕 黄跃进 顾江萍 (浙江工业大学机械工程学院 杭州 310014) 摘 要 制冷系统在实际运行时其工作状况是大幅度变化的，针对压缩机变工况运行时机理模型难以全面反映实际运行的复杂因素而造成精度不高问题，依据变质量系统热力学理论，采用机理分析和实验拟合相结合的灰箱方法，将控制模型中的主要参数多项式化，提出制冷压缩机的主要热力性能(制冷量和功耗)与热力参数(吸气和排气压力)之间的模型结构和定量关系。理论计算结果与实验测试结果的吻合性较好，证明了该定量关系的可行性和准确性。关键词 热工学；制冷压缩机；变工况；热力性能 中图分类号：TB652; TH457 文献标识码：A Thermodynamic Performance of Refrigeration Compressor Running at Variable Condition Shen Xi Wang Xiaoyan Huang Yuejin Gu Jiangping (College of Mechanical Engineering, Zhejiang University of Technology, Hangzhou, 310014, China ) Abstract It is necessary to develop a performance model of a refrigerating compressor running at variable condition in order to enhance its calculation accuracy. In this paper, the ash box method of mechanism analysis and experiment is adopted, and the main parameters in the control model are expressed by polynomials from the thermodynamics theory of variable mass systems. The quantitative relations are deduced between the primary thermodynamic performance of the compressor(refrigerating capacity and energy consumption) and the thermodynamic parameters (suction pressure and discharge pressure). The numerical results are in agreement with the experimental data. Keywords Pyrology; Refrigeration compressor; Variable condition; Thermodynamic performance 在制冷系统设计和优化过程中，需要对制冷系统的组成部件及系统的运行规律进行模型和基本关系的研究。制冷压缩机是压缩式制冷系统的关键部件和动力源，但其处于高温高压、油气混合、瞬变温压等状况下，并且在实际运行时其工作状况是大幅度变化的，因此对其研究尤其困难和复杂，目前此方面的研究工作相对少一些。这里仅对制冷压缩机相关的几个主要热力学参数之间的基本关系做一些分析。在制冷压缩机模型和基本关系的研究中，文献[1-2]将神经网络和模糊建模方法运用到制冷压缩机热力性能的计算中，提出了传统理论模型和神经网络或模糊建模相结合的新型压缩机热力计算模型。文献[3]对活塞式压缩机的绝热吸气和等温排气工况进行了较深入的热力学分析。文献[4]对压缩机的热力性能进行了仿真计算。文献[5]对制冷压缩机变转速工况下进行了实验研究。文献[6]通过压缩机的热力性能模拟程序，定量地分析 了冷凝温度和蒸发温度变化时往复压缩机的变工况特性。文献[7]对制冷压缩机的变工况运行的性能曲线进行了研究。这里在前人工作的基础上，根据工程热力学和传热学理论，对制冷压缩机的机理模型进行工程处理，采用机理分析和实验拟合相结合的灰箱方法，获得在变工况条件下制冷压缩机的主要热力性能制冷量和功率消耗与吸、排气压力之间的定量关系。 1 制冷量和功耗与吸气、排气压力之间的定量关系 1.1 制冷量与吸、排气压力之间的定量关系 制冷压缩机是压缩式制冷系统中重要组成部分，其工作能力以单位时间内所产生的制冷量Q 0(W )来衡量。其基本关系如下式表示： 收稿日期：2009年4月12日 作者联系方式：E - mail: gjpcf@https://www.wendangku.net/doc/ca2796464.html,
涡旋压缩机
上世纪初，法国工程师克拉斯提出了涡旋机械的构思，并于1905年取得美国发明专利，该专利阐述了一种新型旋转式发动机。此后70多年前，涡旋机械的重要性未被人们充分认识，再加上没有高精度的涡旋型线加工设备，它并未得到更深入的研究和发展。 世界上第一台空调用涡旋式压缩机在1983年由日立制造出来并拥有专利，与转子式压缩机和第三代摆动式压缩机相比具有运动部件少、无气阀、泄露小、效率高、噪音低、振动小、寿命长的特点。涡旋式压缩机在制冷系统中的卓越性能表现，使得时隔20多年的今天，它依然是专家学者研究的热点，日立始终处在技术的前端。 涡旋压缩机的工作原理： 涡旋压缩机中的主要部件是两个形状相同但角相位置相对错开180°的渐开线涡旋盘，其一是固定涡旋盘，而另一个是由偏心轴带动，其轴线绕着固定涡旋盘轴线做公转的绕行涡旋盘。工作中两个涡旋盘在多处相切形成密封线，加上两个涡旋盘端面处的适当密封，从而形成好几个月牙形气腔。两个涡旋盘间公共切点处的密封线随着绕行涡旋盘的公转而沿着涡旋曲线不断转移，使这些月牙形气腔的形状大小一直在变化。压缩机的吸气口开在固定涡旋盘外壳的上部。当偏心轴顺时针旋转时，气体从吸气口进入吸气腔，相继被摄入到外围的与吸气腔相通的月牙形气腔里。随着这些外围月牙形气腔的闭合而不再与吸气腔相通，其密闭容积便逐渐被转移向固定涡旋盘的中心且不断缩小，气体被不断压缩而压力升高。 自1983年，日立发明制造了世界第一台涡旋式空调压缩机之后，20年来日立在涡旋压缩机技术研发上孜孜以求、不断取得突破，凭借着其专业开发制造经验，使其技术更先进，质量更高，可靠性更强。 旋压缩机运动部件少、泄露小、效率高、震动小、寿命长。与转子压缩机相比较： 转子式压缩机属于第二代压缩机，比第一代往复式压缩机效率高5%左右。有余隙容积，存在将部分制冷剂气体重新压缩的过程，降低了压缩效率和压缩机本身的能效比。受排气阀控制压力范围的影响，排气压力范围小，压缩机适应外界温度变化的能力差，特别是冬季制热效果差，能效比低。
天然气涡旋式涡旋压缩机结构设计
百度文库 I 摘要 本设计为涡旋压缩机结构设计，主要零件包括动涡盘、静涡盘、支 架体、偏心轴及防自转机构，动静涡旋盘应用圆的渐开线及其修正曲线的线型。 首先，确定了重要结构参数，进而确定了涡旋线圆的渐开线线型。然后进行了受力分析，结构强度及寿命计算。最终说明了结构设计中的有关问题。在涡旋齿线型的设计中，不仅说明了渐开线的特性和涡旋线的形成过程，而且还对涡旋线线型进行了修正。 通过以上的设计过程，我们最终得到了涡旋压缩机。 关键词涡旋压缩机动涡盘静涡盘偏心轴圆的渐开线
百度文库 II Abstract The design for the structural design of scroll compressors, the main parts, including moving vortex plate, static vortex plate, frame body, eccentric shaft and anti-rotation mechanism, the application of static and dynamic disk vortex involute circle and linear correction curve. First of all, to identify the important structural parameters, which determine the vortex line of the involute circle line. And then proceed to the stress analysis, structural strength and life span.
涡旋压缩机的发展优势和关键技术_冯健美
文章编号:1004-132Ⅹ(2002)19-1706-03 涡旋压缩机的发展优势和关键技术 冯健美 博士研究生 冯健美 屈宗长 摘要:从涡旋压缩机的发展历史、特点、研究现状方面分析了涡旋压缩 机的发展优势,介绍了各种型线的特点及评判标准,提出了涡旋压缩机进一 步发展的关键技术。 关键词:涡旋压缩机;型线;柔性机构;整体优化中图分类号:T H457;T B652 文献标识码:A 收稿日期:2001—12—29 涡旋压缩机最早于1905年提出,但由于加工手段和工艺设备的局限性没有得到深入的研究和发展。直到20世纪70年代,能源危机的加剧和高精度数控铣床的出现,为涡旋机械的发展带来了机遇。美国ADL 公司1973年首次提出涡旋氮气压缩机的研究报告,并证明了涡旋压缩机具有其它压缩机无法比拟的优点。1982年,日本三电公司开始批量生产汽车空调涡旋压缩机,其后日立公司、三菱电气、大金、松下、美国的谷轮公司和特灵公司也开始批量生产涡旋压缩机。进入21世纪,谷轮公司又推出了一种新的数码涡旋压缩机,使空调器不必使用昂贵的变频控制器就能实现制冷量在10%～100%范围内的无级调节。1993～1998年整个压缩机市场只增长了5.2%,涡旋压缩机却增加了26%,1998年底柔性涡旋压缩机的产量已经突破了1200万台。 我国1983年以后才开始涡旋压缩机的研制工作,1987年试制出第1台涡旋空气压缩机。目前涡旋压缩机的研究制造主要集中在美国、日本、中国和韩国。近年来研究涡旋压缩机的论文不断增多,研究内容主要集中在涡旋压缩机的几何特性、工作原理、泄漏及密封、加工工艺及材料、型线修正及通用型线、整体优化等方面。 1 涡旋压缩机的发展优势 涡旋压缩机作为第3代压缩机产品,与第1代往复式压缩机比较,有结构简单、体积小和重量轻的特点。它的主要零部件仅为往复式的1/10,体积减小40%左右,噪声也下降5～8dB(A );无气阀等易损件,流体的流动损失也减至最小;转速可在较大范围内调节,且效率变化不大;多腔同时工作,转矩均匀。图1为涡旋压缩机振动和噪声特性曲线,图2为其转矩变化特性曲线。图3给出了2 种压缩机在不 1.往复式(1缸) 2.往复式(2缸) 3.涡旋式 图1 涡旋压缩机的噪声和振动特性 同压力比下的效率曲线。与第2代产品回转式压缩机比较,涡旋压缩机有较高的容积系数,且气流脉动 低10%左右 。 1.往复式(2缸) 2.滚动转子 3.涡旋式 图2 涡旋压缩机的转矩特性 涡旋压缩机应用在汽车空调上有其它压缩机不 可替代的优势,日本、美国几个大公司就首先将涡旋压缩机用于汽车空调。德国汉诺威大学曾对往复式、汪克尔、滑片式、六缸斜盘式、五缸斜盘式、螺杆式、滚动活塞式以及涡旋式等8种车用空调压缩机进行性能比较,涡旋压缩机转速在4000r /m in 以上时性 ? 1706?中国机械工程第13卷第19期2002年10月上半月
直流变频涡旋压缩机技术及系统回油方式
文章编号：CAR075 直流变频涡旋压缩机技术及系统回油方式 郎贤明孙玉萍曲准德 (大连三洋压缩机有限公司研发中心大连 116033) 摘要随着国际国内对于环保和节能的要求不断提高，在空调用压缩机领域直流变频技术和R410A冷媒受到越来越多的重视，大连三洋压缩机有限公司针对市场开发了直流变频涡旋压缩机，本文主要介绍三洋直流变频压缩机的关键技术及并联使用的空调系统中不同压缩机之间油平衡问题。 关键词直流变频涡旋压缩机油平衡 TECHNOLOGY OF DC FREQUENCY CONVERSION SCROLL COMPRESSOR & OIL BALANCE Lang Xianming Sun Yuping Qu zhunde (Dalian SANYO Compressor Co., Ltd. R &D Center Dalian 116033) Abstract With the development of protecting environment and energy conservation in China and the world, compressor of DC frequency conversion and refrigerant R410A now is more popular in refrigerator and air-conditioner.The scroll compressor of DC frequency conversion is exploited in Dalian SANYO compressor Co. ltd. Key technology of the DC frequency conversion scroll compressor and oil balance applications in parallel circuits of the refrigeratory in this paper. Keywords DC frequency conversion Scroll compressor Oil balance 0 引言 相对于往复、转子式等压缩机，涡旋式制冷压缩机是20世纪80年代才发展起来的一种新型容积式压缩机，具有效率高、体积小、质量轻、噪声低、结构简单且运转平稳等特点，现在已经大量、广泛的应用于空调、制冷等领域，随着国际国内对于节能和环保的要求不断提高，迫切需要对现有使用三相感应电机涡旋压缩机进行更新换代。为了满足这些新的要求，出现许多新的技术和解决方案，这其中，直流变频技术正越来越引起大家重视，它是利用直流永磁电机低损耗和正弦波矢量控制实现整个压缩机的高效率，同时，变频技术在空调上尤其是中央空调上的优势还在于压缩机可以根据环境的要求平滑调整输出冷量，减少频繁起停造成的额 项目来源：企业重点开发项目 作者简介：郎贤明（1977-）男中级工程师外电力损耗。直流变频电机又称为IPMSM内嵌磁石永磁同步电机，其控制采用目前最好的矢量控制方式，能实现低振动、低噪音、高效率，其效率比传统感应电机高5%~10%，另外它的转速范围广，能在20~120Hz频率下运行，成本低，工艺简单。通过试验台测试比交流电机性能有大幅度提高（见图1）。另直流变频技术已在日本家用空调中广泛应用，系统控制方案成熟。由于R410A冷媒由于具有更好的环保特性在日本、欧洲等国家广泛使用。因此，采用R410A冷媒的直流变频涡旋压缩机将成为市场新的热点。近期，大连三洋压缩机有限公司推出了内部高压结构直流变频涡旋压缩机。本文重点介绍其关键技术和并联系统设计回油解决方案。