双螺杆转子型线的反向优化设计及应用

针对传统的双螺杆压缩机转子型线的正向设计方法,计算过程繁琐复杂,且不能预先判断型线综合性能的问题,研究了通过设计啮合线反求阴阳转子型线的反向设计方法。建立反向设计时阴阳转子的坐标转换关系,并从理论上给出了阴阳转子型线反向设计过程,分别以直线、圆弧、三次B样条曲线为啮合线段实现阴阳转子型线反向设计。在深入研究啮合线与螺杆转子型线间关系的基础上,应用反向设计优化现有螺杆转子型线。应用实例表明,所提出的反向设计方法用于优化改进啮合线快速、有效、可行。     

螺杆压缩机转子反向设计与动力学仿真

针对传统的双螺杆压缩机转子型线的正向设计方法,计算过程繁琐复杂,且无法预判型线综合性能的问题,在深入研究啮合线与转子型线间关系的基础上,提出一种反向设计方法:通过设计啮合线反求获得阴阳转子型线。建立反向设计时阴阳转子的坐标转换关系,基于啮合原理推导反向设计阴阳转子型线的具体过程,分别以几种典型曲线作为啮合线段反求阴阳转子型线方程。在GHH型线的研究基础上,自行设计了一条啮合线,反向推导计算出一对阴阳转子型线进行流体分析并与GHH型线对比,发现该反向设计转子型线与GHH型线性能接近。结合实验结果表明,反向设计方法可有效应用于螺杆转子型线设计。     

异向啮合型双螺杆捏合机转子型线演化及其混合性能

针对当前各种不同类型异向啮合型双螺杆捏合机转子型线数学模型表达不一、性能优化及对比困难等问题,建立异向啮合型双螺杆捏合机转子型线设计的统一数学模型,改变阴阳转子头数及其他设计参数,演化得到包括目前常用异向啮合型螺杆转子在内的多种转子端面型线;采用粒子示踪法对几种不同典型螺杆转子流道中的动态混合过程进行研究,对表征螺杆混合性能包括分布性混合和分散性混合的参数指标,如停留时间分布密度函数、分离尺度、拉伸速率、剪切速率等进行对比分析。研究结果表明:差速啮合型双螺杆捏合机分布性混合能力优于传统异向等速啮合型双螺杆捏合机,传统异向等速啮合型双螺杆捏合机分散性混合能力优于差速双螺杆捏合机。研究结果可为双螺杆捏合机螺杆转子的型线选择以及性能优化提供数据依据。     

双螺杆捏合机转子型线设计与数值模拟

利用曲面共轭原理建立双螺杆捏合机转子型线设计与螺杆转子共轭曲面啮合方程的数学模型,提出一种可对高黏度物料进行输送、混合及塑化作用的新型双螺杆捏合机螺杆转子型线,给出转子螺旋副组成齿型线参数方程,进行转子结构设计.建立双螺杆捏合机流场数值仿真模型,依据计算流体动力学理论,对非牛顿流体流动进行三维、等温稳态有限元数值分析,研究其在不同转速及中心距条件下流场压力场分布、速度场分布、最大切应力、物料流动速率等特性;依据流固耦合理论,求解捏合机内部流体和双螺杆转子结构耦合方程,研究不同工况下流体压力和扭矩对螺杆转子应力和变形影响的变化规律.研究结果为双螺杆捏合机转子型线、结构参数的设计以及工艺参数的合理设定提供理论依据.     

直线—共轭线型三叶罗茨鼓风机转子啮合分析

介绍了一种工作齿廓含直线段的三叶罗茨鼓风机（ 真空泵） 转子的复合型型线,即直线共轭线型型线;根据啮合基本原理对该复合型线中各个组成区段进行了啮合分析,建立了直线共轭线的啮合方程,对转子的啮合连续性问题和多点啮合现象进行了探讨。该型线已在生产中得到了成功应用。     

罗茨风机的全啮合转子型线构建

针对罗茨风机转子在制造加工和生产维修过程中,其转子啮合型线难以光滑连接或不连续问题,本文根据罗茨风机两转子的运动规律和型线啮合特性,构建出罗茨风机能够实现完成啮合的转子型线,分别为圆弧—圆渐开线转子型线、圆弧包络线转子型线和摆线型转子型线,得到各转子的组成型线方程,在此基础上研究了各型线的啮合特性和面积利用率,同时构建出三叶罗茨风机转子型线。     

NURBS螺杆转子啮合线设计方法的研究

螺杆压缩机转子型线设计和优化过程中,组成曲线段的类型众多,方程各异且多变,计算过程复杂.为了实现转子型线的简捷设计,提高设计效率,提出一种将NURBS曲线引入螺杆转子啮合线设计的新方法.首先对典型的曲线类型进行分析和总结,推导出适用于各曲线类型的统一表达式;然后对啮合线各段进行插值拟合,并推导高阶连续曲线拼接算法,解决了分段NURBS曲线在公共端点处的连续问题,实现了啮合线在节点区间内无限可微;最后以复盛型线为例,生成由一段式NURBS高阶连续表达的啮合线,计算其曲率变化,并对其转子型线做动力学分析.结果显示转子型线的光顺性和传动性能均得到显著提升,验证了该方法的可行性与高效性,还极大地简化了计算过程.     

B样条在螺杆转子型线反向设计方法中的应用

鉴于啮合线与转子型线的一一对应关系,且其能够反映出转子型线的某些重要性能参数,针对传统的"转子法"和"齿条法"设计方法的不足,采用从啮合线推导双螺杆压缩机阴、阳转子型线的啮合线法,并将B样条曲线作为啮合线的组成曲线,实现对转子齿形的局部快捷调整,更加方便控制啮合线的形状。在现有转子型线的基础上,基于B样条曲线设计了一条啮合线,反推出阴阳转子型线,对最终得到的转子型线在不同工况下进行CFD模拟计算,分析其内部流场特性,与传统设计结果进行对比研究,最后通过实验有效验证了模拟结果的可靠性,进一步为双螺杆压缩机的可靠性设计提供了一种新的设计手段。     

五洋赛德螺杆压缩机控制技术的发展

经过人类半个多世纪的研发，喷油螺杆压缩机主机在其转子型线，啮合线方程，几何特性、刀具及加工技术已趋成熟，螺杆压缩机优越的性能得到了用户的认可。统计数据表明，2004年螺杆压缩机的销售量已占容积式压缩机销售量的70％以上，并有上升趋势。     

基于齿条法的罗茨机械增压器转子型线设计

借鉴螺杆转子型线设计方法中的齿条法,对罗茨机械增压器转子型线的设计进行了研究,提出了使用Auto CAD软件模拟罗茨转子的虚拟加工从而获得罗茨转子型线的设计方法,并将该方法获得的型线与通过解析法推导的理论型线进行对比,验证了该方法的正确性。为罗茨转子或螺杆转子的设计提供了一种新的方法。     

麻花钻螺旋面刃磨的研究

在分析螺旋面刃磨法的基础上,提出了运用螺距合成的原理,取代传统螺旋面刃磨法中的凸轮机构,通过设置步进电机的不同转速,可以对麻花钻后刀面进行螺旋刃磨和变导程螺旋刃磨。给出了相关的理论依据,实验证明此方法比传统螺旋面刃磨法更具实用价值。     

Study on stability and rotating speed stable region of magnetically suspended rigid rotors using extended Nyquist criterion and gain-stable region theory

This paper presents a novel and simple method to analyze the absolute stability and the rotor speed stable region of a magnetically suspended rotor (MSR). At the beginning of the paper, a complex variable is introduced to describe the movement of the MSR and a complex coefficient transfer function is obtained accordingly. The equivalent stability relationship between this new variable and the two traditional deflection angles is also demonstrated in a simple way. The detailed characteristics of the open-loop MSR system with time delay are studied carefully based on the characteristics of its Nyquist curve. A sufficient and necessary condition of absolute stability is then deduced by using an extended complex Nyquist stability criterion for MSRs. Based on the relationship between the rotor speed and gain-stable region proposed in this paper, the rotor speed stable region can be solved simply and directly. The usefulness and effectiveness of the proposed approaches are validated by examples and simulations.     

螺杆压缩机转子成形砂轮刃形计算

针对给出任意转子型线时转子齿面加工的成形砂轮刃形设计,利用螺杆转子加工过程中转子和砂轮的相对位置关系,通过对转子型线坐标系的旋转变换,建立空间转子坐标系和成形砂轮坐标系之间的几何映射关系;基于啮合原理,建立转子齿面与成形砂轮的接触线方程,并给出解析和离散两种转子型线表达方式的刃形求解方法。在此基础上,根据转子砂轮之间的设计间隙,通过对接触线沿转子齿面法向进行偏置,获得了修整后的砂轮等距齿面刃形,避免了传统修整方法导致的法向齿间间隙不均等问题。加工结果表明,该方法能够满足螺杆转子的加工精度要求,是一种有效的螺杆转子齿面成形砂轮的刃形设计方法,并可推广应用于其他螺旋面成形砂轮或盘形铣刀的刃形设计。     

燃料电池车用双驱动无油螺杆压缩机设计与试验研究

作为燃料电池汽车系统重要设备之一,空气压缩机必须具备压缩空气完全无油的条件。为此,本文提出了一种采用同步控制实现双电机驱动的无油螺杆压缩机,并对其展开了试验研究。结果表明:双驱动无油螺杆压缩机的伺服控制系统实现了主从电机较为理想的跟随误差,主电机的稳态误差为0.011°,从电机的稳态误差为0.013°,在压缩机负载不超过电机额定功率下,压缩机阴阳转子啮合误差不超过67.19μm,转速和排气背压对双驱动压缩机同步性能有着显著影响。因此,采用双驱动控制的无油螺杆压缩机设计方案切实可行,但在设计中应重点考虑排气背压和转子啮合间隙的设计,特别是转子间隙应从同步控制精度和压缩机性能2个角度进行综合考虑。     

弹性支承条件下中央弧齿锥齿轮传动的接触稳定性研究

为了提高弹性支承条件下中央弧齿锥齿轮的工作可靠性，首先应保证其接触的稳定性。本文针对某航空发动机转子，计算了在转子不平衡量和齿轮啮合力同时作用下，弧齿锥齿轮支承处的变形大小；依据支承变形对齿轮接触特性的影响机理，将变形转化为齿轮安装调整值ΔＨ、ΔＪ和ΔＶ；利用空间啮合理论，建立了弧齿锥齿轮传动的接触稳定性条件以及接触特性分析方法。分析计算了不同转速和不同功率下弧齿锥齿轮的齿面接触印痕和传动曲线，研究了转子共振时齿轮接触的失稳现象，获得了提高弹性支承条件下中央弧齿锥齿轧传动的接触稳定性的措施。     

同向啮合共轭齿廓副参数化建模及特性分析

针对同向啮合共轭齿廓建立了以中心距、螺棱直径、螺槽直径及螺棱系数为参数的啮合线方程,并基于啮合线反转法建立了同向共轭齿廓副构造模型。通过仿真系统分析了同向啮合共轭齿廓副的啮合特性：自清洁楔角随啮合位置变化,瞬时啮合点处圆弧切线垂直于两螺杆中心连线,啮合点的瞬时相对运动速度最大且恒等于转速乘以中心距。研究结果为系统研究同向啮合共轭齿廓设计理论提供了新的途径。     

苯乙烯螺杆压缩机转子间隙的研究与分析

双螺杆压缩机的两个螺杆实际上相当于一对相互啮合的共轭斜齿轮,它的阴、阳转子间是定传动比啮合,以齿轮副啮合理论为基础,通过改变阴、阳转子的初始相位角,以达到调节螺杆压缩机转子间隙的目的。     

单螺杆压缩机啮合副啮合特性研究

啮合特性是衡量啮合副好坏的重要指标。分析了单螺杆压缩机啮合原理,研究了啮合副必须满足的3个特性:气密性;齿面特性;加工工艺性。对设计单螺杆压缩机啮合副有一定的参考价值。     

罗茨机械增压器渐开线型转子型线的改进研究

针对传统渐开线罗茨转子存在参数干涉和啮合不平稳的问题,采用圆弧和圆弧包络线代替销齿圆弧,对传统渐开线转子型线进行改进设计,提出新型圆弧包络线-渐开线罗茨转子型线。以微分几何和啮合原理为基础,推导了改进转子组成型线的参数方程,构建出三叶和四叶改进转子型线。面积利用系数和啮合特性对比分析表明:改进后的转子型线,在相同结构尺寸下面积利用系数增大、啮合重合度明显提高,以四叶转子为例,面积利用系数增大12.3%、啮合重合度提高30.7%;改进后的转子由齿顶圆弧与齿根圆弧包络线连续的点啮合逐步过渡到渐开线部分啮合,啮合平稳性好。为新型转子的数字化设计及运动分析提供理论依据,同时为罗茨机械增压器的低噪声设计提供参考。     

适合变速转子的不平衡质径积搜索电磁轴承振动抑制

转子不可避免地存在质量不平衡是转子运行产生同步振动的主要原因。一种适合在变速条件的电磁轴承转子不平衡控制方法被提出。该方法能够自适应地搜索转子不平衡质径积的大小和方位,并以此为依据产生控制信号,抑制转子振动,强迫转子绕其几何中心旋转,提高转子的旋转精度。不平衡质径积是转子的固有特性,与转速无关。与基于不平衡力的控制方法相比较,在跟踪变速引起的不平衡力剧烈变化时,基于不平衡质径积的控制方法不需要频繁更新控制参数,只需要为克服系统非线性而调整控制参数。同时,该方法能根据振动抑制误差调节搜索步长,调和了搜索速度和控制精度的矛盾。试验表明,所述方法能够有效抑制转子的不平衡振动,并且在变转速条件下,大幅降低控制器的计算负荷,提高在快速变速、转子过临界等转子振动随转速变化较快应用场合的控制性能。