无油润滑涡旋压缩机齿端面密封的研究

涡旋压缩机在工作过程中动、静涡盘之间间隙存在泄漏损失,它是影响无油润滑涡旋压缩机工作性能的重要因素。在涡旋齿端面加由自润滑材料制成的密封条是实现无油润滑的一项关键技术。本文从材料和结构两方面阐述了密封条的基本特点,介绍了密封条的两种结构模型,说明了各自的工作原理,并对两种模型进行了受力分析,得出了密封条正常工作应满足的条件及选用两种结构模型应注意的问题。结果表明:密封条不但可以阻止通过轴向间隙的泄漏,而且降低了涡旋齿与涡盘底部摩擦功率损失。     

无油涡旋压缩机齿端面密封机构的设计

针对涡旋压缩机齿端面介质泄漏的特点,提出一种齿端面密封机构模型,通过齿端面开设的密封槽内安装自润滑材料密封条和弹簧,实现涡旋齿轴向间隙的密封。通过分析不同位置的密封条所受压差力情况,将密封条的工作状态分为无压差和有压差2种工况,分别建立密封机构的简化力学模型,通过密封条和动涡盘的受力分析,研究弹簧力、压差力和背压气体力3种载荷对密封机构工作过程的影响。结合受力分析结果,从密封槽深度、弹簧位移、背压腔直径等三方面,实现密封机构的结构设计,获得满足密封机构正常工作时的结构参数取值范围,为涡旋齿端面密封机构的设计提供了理论依据。     

涡旋压缩机齿端面密封条的力载荷分布规律的研究

通过涡旋齿端面槽内安装密封机构,可以有效降低涡旋齿端面轴向间隙的泄漏。根据密封机构的工作原理,对涡旋齿内密封条进行了受力分析,详细阐述了重力和压差力载荷计算的理论依据,进一步深入研究了密封条所受力载荷的大小及分布规律。计算结果表明,压差力是密封条的最重要力载荷,是保证齿端面密封的关键作用力;沿渐开线展开角方向呈现间断式分布规律,气体压缩过程中压差力逐渐增大,使轴向间隙减小而不易产生泄漏,吸气、排气过程压差力逐渐降低,使轴向间隙增加而易产生泄漏,这将为密封机构的设计与计算提供了理论依据。     

无油润滑涡旋压缩机自润滑的研究

无油润滑涡旋压缩机工作过程中相对运动的工作表面因摩擦而产生了功率损失,同时局部造成大量气体介质的泄漏,严重影响了工作性能。通过分析无油润滑涡旋压缩机的工作过程,针对各摩擦部位的特点,提出涡旋齿端面、支架体端面的磨合面加由自润滑材料制成的密封条,防自转机构的摩擦副的运动由直线式改为旋转式,同时曲轴的轴承采用自润滑形式等实现无油自润滑的技术关键。结果表明:密封条可以实现对运动表面的密封、润滑功能,防自传机构旋转式摩擦副降低了实现自润滑的技术难度,自润滑轴承工作性能优良,经济可靠,这些技术可以实现无油润滑涡旋压缩机的自润滑。     

聚酰亚胺填充PTFE材料在涡旋压缩机齿顶密封条中的应用

涡旋压缩机齿顶密封条通常由于材料磨损而失效,为了提高密封条的使用寿命,拟将聚酰亚胺填充PTFE复合材料作为涡旋压缩机齿顶密封条材料,通过试验研究其可行性。以某型号涡旋压缩机作为算例,建立密封条受力的数学模型,分析密封条工作载荷的变化规律;根据涡旋压缩机实际运行参数,设计不同的试验条件,将填充PTFE与HT250配副,在MMU-10G端面磨损试验机上进行模拟试验,研究其摩擦学性能;并利用扫描电镜观察摩擦表面的磨痕和复合材料的转移情况。结果表明:当试验条件为200 N、1 000 r/min时,摩擦副摩擦系数最小,体积磨损率为3.328×10-6;当温度超过120℃时,材料发生烧灼现象,磨损加剧。综合分析,在涡旋压缩机正常工作的条件下,将填充PTFE材料作为密封条原材料可有效地提高其使用寿命。     

无油涡旋压缩机密封条的有限元分析

为了提高无油涡旋压缩机轴向间隙的密封性能,以涡旋齿顶的聚四氟乙烯密封条为研究对象,对其进行有限元分析。利用三维建模软件建立了密封条和涡旋齿的几何模型,导入有限元软件中进行网格划分。通过齿顶密封模型的受力分析,详细阐述了边界载荷的计算依据,分析了密封条沿渐开线展开角方向的底面和侧面气体力载荷变化规律。设定了密封条的边界条件,对密封条模型进行有限元分析。计算结果表明,借助有限元技术可以获得不同曲轴转角时密封条的应力、变形分布规律,更好地掌握了密封条的工作性能,为密封条的设计提供了新方法。     

涡旋压缩机机构误差对密封间隙的影响分析

根据曲柄销防自转涡旋压缩机的结构,从平面杆件机构的基本原理出发,分析了机构尺寸误差引起动涡旋自转误差模型,并建立了动涡旋自转误差对动、静涡旋密封间隙影响的计算式,通过算例对曲轴回转一周自转误差引起密封间隙的变化及对压缩机气密性、稳定性和安全性的影响进行了分析讨论。结果表明,对于回转半径固定式曲轴结构的涡旋压缩机,由于曲轴偏心为定值,动涡旋逆时针自转时泄漏间隙增大使密封性能变差,泄漏增加。动涡旋顺时针自转时泄漏间隙减小,较大的自转角有可能造成动、静涡旋齿面硬接触,使摩擦损失增大,长时间运转涡旋齿易产生疲劳断裂,因此设计时应严格控制加工精度,减少尺寸误差带来的不利影响。     

无油涡旋压缩机涡旋盘的应变分析及试验验证

采用Solidworks建立了无油涡旋压缩机动、静涡旋盘的三维模型,运用ANSYS分析软件对涡旋压缩机动涡盘分别在气体力、温度、惯性约束条件下以及在多场耦合载荷下涡旋齿的变形和应力分布规律进行了分析,并研究了不同齿厚和齿高的动涡盘涡旋齿在多场耦合载荷作用下的变形情况,得到涡旋盘的应力分布和涡旋齿变形情况。分析结果表明,对涡旋齿的变形影响最大的载荷是温度载荷场;在腔内气体被压缩时,涡旋齿始端部位温度最高,所受气体力也最大;耦合场下涡旋齿始端顶部变形最大,最大应力出现在齿根部位,且耦合场的最大应力不是各载荷应力的叠加;涡旋齿越高变形越大,涡旋齿越厚变形越小,分析研究结果为定量化确定无油涡旋压缩机的轴向间隙和径向间隙提供了理论依据。     

涡旋压缩机单向流固耦合方法与涡旋齿变形分析

提出一种涡旋压缩机气体流场对固体边界受力变形影响的单向流固耦合计算方法,建立了考虑泄漏间隙的带有齿头修正的渐变啮合间隙变壁厚的涡旋压缩机三维几何模型,采用LES湍流模型对其工作过程进行模拟从而得到流场分布,其压力分布沿Z方向不均匀,压差在涡旋型线展角492°处最大。将压力场载荷直接加载到固体边界上,得到任意工作状态下的涡旋齿受力和变形规律,分析了流场变化对固体边界涡旋齿受力、变形的影响。得到了涡旋齿的受力和变形规律,沿涡旋齿型线展角500°处变形最大与压力差分布相符。该压力载荷加载方式更加连续,更接近于实际工作状态,计算结果更为准确。     

涡旋压缩机齿顶密封条摩擦磨损性能的研究

在MMU-2高速端面摩擦试验机上,将4种制作涡旋压缩机齿顶密封条的材料PES、PEEK、纯PTFE、填充PTFE分别与HT250配副,进行干摩擦试验,对比分析在不同线速度下摩擦系数、体积磨损率、磨痕形貌的变化;同时研究填充PTFE在模拟涡旋压缩机工况条件下的摩擦学性能,通过扫描电子显微镜分析摩擦表面转移膜的形成规律,为将该材料应用到齿顶密封当中提供理论依据。结果表明:填充PTFE摩擦性能优于其它几种材料,在不同线速度下摩擦系数变化小,磨损率低,当载荷为300 N,摩擦系数小于0.2,体积磨损率小于5×10~(-6) mm~3/(N·m)。满足涡旋压缩机齿顶密封条在高线速度、低载荷、干摩擦条件下,摩擦系数低、磨损量小的要求。     

"水下风车"主轴机械密封失效分析及改进

对“水下风车”主轴与机舱间采用的机械密封结构可靠性进行了分析,分别采用ANSYS有限元中接触单元的仿真方法和理论方法计算了轴向力及径向力引起的密封变形。结果表明,由环境压力引起的机械变形较小,从而排除因机械变形引起的泄漏。对“水下风车”的密封结构进行了改进,提出了改进的机械密封结构及浮动环密封结构。     

梳齿密封流动参数传递分析模型

针对梳齿密封流动参数随齿数增多计算量非线性增大的问题,提出流动参数传递分析模型.以单个齿或腔为分析的基本单元,由计算或试验数据得出参考点,用径向基神经网络建立单元前后断面的传递关系.按连续性条件沿流动方向将所有单元串联,从入口递推至出口,施加出口边界条件对各断面上流动参数迭代求解.以某梳齿密封为例,在双控制体模型数据基础上建立单元映射关系,进而组成传递模型,求解各腔内流动参数.结果表明新模型用较少的配置点就能精确得出各腔内流动参数,迭代方法收敛.该模型中一个单元的分析模型适用于同类单元,不需重复建模,可有效减少计算量.单元模型参考点可选用多种数据,易于扩展.     

磁流体液体动密封装置中磁极参数的优化设计

根据磁流体密封的工作原理，通过对密封结构模型的简化，采用有限元方法数值计算了磁极参数不同时密封间隙中磁场的轴向分布。根据磁场分布对密封性能的影响，选取了磁流体液体动密封装置中磁极的合适形状，确定了磁极极尖宽度和磁极倾斜角等参数的最佳值。     

涡旋压缩机涡旋齿侧壁油膜承载力仿真分析

为提升涡旋齿润滑性能,以某型号涡旋压缩机为研究对象,通过分析动、静涡旋体啮合点的运动规律,建立涡旋齿侧壁间动压润滑油膜的理论模型;利用有限差分法求解油膜压力分布,分析油膜承载力随主轴转角、主轴转速、润滑油黏度、偏心率及涡旋体高度的变化关系。结果表明:油膜承载力随主轴转角先减小,达到排气角时会陡增,随后再次减小,因此,在转角接近排气角处油膜承载力最小,最容易产生润滑失效;提高主轴转速,使用黏度大的润滑油可提高油膜承载力,转速越高,润滑油黏度对油膜承载力的影响越大;油膜承载力随偏心率增大而增大,但偏心率过大会导致油膜过薄,加剧磨损,偏心率过小会导致齿侧间隙过大,增大气体泄漏量;增大涡旋体高度可增加油膜承载力,但其增加的幅度不断减小。     

涡旋压缩机工作腔润滑油密封的实验研究

为了将卧式涡旋压缩机工作腔内的润滑油定量地控制在最佳的范围内,采用在动涡旋盘与支架体间加装润滑油密封结构,通过调节密封比压等参数的大小,准确地控制了从曲轴箱漏入工作腔的润滑油量。并通过实验得出了工作腔内润滑油量与密封比压、相对运动速度、润滑油粘度和气体压缩比等参数间的变化关系。结果表明:该密封结构不但精确地控制了工作腔内的润滑油量,既保证了动静涡旋齿摩擦副的润滑又节省了润滑油的消耗,而且减小了背压腔气体向吸气口的泄漏。     

双端面机械密封在涡旋式天然气压缩机中的应用

介绍了涡旋式天然气压缩机的总体结构和驱动侧轴端设置的双端面机械密封结构,对双端面机械密封的主要参数特性和计算公式进行了分析,给出了各参数的计算结果,涡旋式天然气压缩机经过400h连续运转试验,双端面机械密封状况良好,无泄漏和磨损现象。