涡旋型线几何理论及耦合机理研究

在涡旋压缩机型线设计研究中,提出了涡旋型线的暂渐开与暂啮合理论,阐述了暂渐开中心、暂渐开区域、暂渐开角、暂啮合区域及暂啮合角等几何概念,研究了多种涡旋型线的特征几何特性和暂啮合区域所对应的暂啮合角之间的耦合机理,借以作为涡旋压缩机型线性能优劣及加工难易的判定理论。研究结果表明:正奇多边形渐开线型线的暂啮合角等于其特征几何外角的一半;正偶多边形渐开线涡旋型线的暂啮合角恰好等于其特征几何外角;随着多边形边数的增加,暂啮合区域所对应的暂啮合角从180°逐步减小,当特征几何边数趋于无穷多边形时,涡旋型线的暂啮合区域所对应的暂啮合角将趋近于0。通过涡旋型线几何特性和耦合机理的研究,证明了无穷多边形渐开线所构成的涡旋型线压缩机振动最小,运行最平稳,能效比最高。提出的涡旋型线耦合机理,为涡旋压缩机型线的研究拓宽了思路。     

通用涡旋型线理论研究与深入分析

涡旋压缩机型线设计研究中,对于任意简单平滑规则曲线至少二阶连续可导,此处型线采用极角、瞬时曲率中心和曲率半径来表征更为简单,基于此建立了涡旋型线啮合理论。针对通用涡旋型线设计存在的问题,深入研究了涡旋型线啮合理论、共轭型线节线、通用控制方程、通用方程和行程容积、内容积比、型线长度与曲率半径等关键几何公式。总结了通用涡旋型线,涡旋型线节线方程和通用型线控制方程等理论,分析了现有通用型线的一些缺陷及其通用型线控制方程理论的片面性。提出了基于泛函理论的通用涡旋型线统一数学模型理论,利用泛函理论,建立能表征任意几何形状且能集成现有各种涡旋型线数学模型的可取曲线类涡旋型线广义泛函方程, 进而可研究涡旋型线广义泛函的光滑性、一次变分二次变分及高次变分等解析特性,并利用变分法理论分析其泛函极值条件。为在不同阶空间利用泛函理论研究涡旋型线提供了机会,为通用涡旋型线研究拓宽了思路。     

基于泛函的涡旋型线典型型线研究

针对涡旋压缩机涡旋型线设计研究中单一型线形状设计的不合理性，推导了笛卡尔坐标表达和弧函数表达方法的变换关系，研究了平面曲线的曲率半径固有方程表达方法；针对可取函数类广义泛函集成涡旋型线方程系数的四种典型变化趋势（主要包括系数规律性变化和无规律性变化）来选取系数，对四类典型型线的渐开啮合特性进行了详细推导并得出其涡旋型线图形，说明了四类典型弧函数涡旋型线均具有渐开啮合性，均能构成涡旋型线。研究结果为广义泛函集成涡旋型线的工业应用奠定了理论基础，拓宽了涡旋型线的设计思路。     

基于泛函的涡旋型线共轭啮合理论

在涡旋压缩机涡旋型线设计研究中,针对单一涡旋型线受其固定数学模型固有特性的限制,并研究出通用涡旋型线的共轭啮合特征型线,分析平面曲线的啮合理论,研究共轭啮合型线的解析包络原理.对可取函数类基于泛函的涡旋型线的共轭啮合特性进行研究,建立基于泛函的涡旋型线的笛卡尔坐标表达式及其共轭型线的啮合条件,推导出基于泛函的涡旋型线的共轭啮合型线,动静涡旋型线特征几何中心距为r.根据通用涡旋型线的型线组合特性及级数系数收敛原则,给出具体算例,得到基于Matlab的涡旋型线及其共轭型线图形.基于泛函的涡旋型线共轭啮合研究为采用泛函理论的涡旋压型线研究提供了机会,拓宽了涡旋压缩机型线设计理论与方法研究的思路.     

涡旋压缩机通用涡旋型线控制方程的必要性研究

在通用涡旋型线及其共轭型线研究中,利用平面曲线切向角为参数的曲率半径固有方程及其曲线微分关系得出基于泛函的通用涡旋型线方程,研究了涡旋型线节线及其控制方程,通过涡旋型线控制方程推导得到动静涡旋盘共轭涡旋型线。通过实例推导出动静涡旋盘涡旋型线的共轭型线,研究得出涡旋型线控制方程是生成涡旋压缩机涡旋型线的必要条件而非充分条件,并证明了通用涡旋型线控制方程的必要性。     

涡旋型线对涡旋压缩机性能的影响

构成涡旋压缩机涡旋齿的型线有很多种,不同型线的类型以及几何参数直接影响着涡旋压缩机的性能和结构尺寸。在现有涡旋型线几何理论的基础上,对圆、线段和正四边形渐开线以及变径基圆渐开线和组合型线的几何特性进行了详细的探讨,采用控制变量的方法,对比分析了不同涡旋型线几何参数和结构参数之间的相互关系;计算分析了圆渐开线和组合型线构成的动涡旋盘所受的气体力,计算结果表明组合型线动涡旋盘上所受的气体力波动较大,研究得到的结果为涡旋压缩机的设计提供了一定的理论基础和应用参考。     

涡旋压缩机一种优化型线的几何理论

本文分析计算了采用一种优化型线的涡旋压缩机的几何参数，包括工作容积、内部孔口面积等，为涡旋压缩机的设计及热力学性能的模拟计算提供几何理论的依据     

基于泛函的通用涡旋型线几何理论研究

在涡旋型线设计研究中,针对单一型线的限制性,提出以泛函理论为基础的新型涡旋型线设计思路,分析了平面曲线的啮合理论,对共轭啮合涡旋型线的解析包络原理进行了研究,得到了通用涡旋型线的共轭啮合特征型线,利用Taylor级数思想,得出通用涡旋型线的新形式,就涡旋型线的压缩行程容积、型线方程、曲率(半径)以及型线长度等基本几何性质,在笛卡尔坐标系下做了较详尽的阐述和推导,得出了坐标、向量和Taylor级数等三种形式下的涡旋型线的完整几何表达形式,目前的通用型线不代表涡旋型线的全部形式,只是特殊情况下的通用型线,为研究基于泛函理论的通用涡旋机械型线设计完整理论奠定了基础。     

圆渐开线涡旋压缩机控制系数的研究

在涡旋型线设计研究中,针对型线表达形式各异、缺乏简洁有效的型线通用模型这一弊端,本文运用矢函数和微分几何理论建立了集成涡旋型线函数方程,该方程打破了传统型线研究中一种型线对应一种模型的局面,不但能涵盖圆弧型线、基圆渐开线和变径基圆渐开线等典型型线,而且还能构造出新型高效的涡旋型线;通过研究该函数方程中的控制系数变化规律,得到了控制系数与动、静涡旋型线几何性能的映射关系;总结出了控制系数的优选策略,利用这些优选策略能挑选出一系列符合要求的涡旋型线,可根据涡旋压缩机的设计需求从中选出某一种性能良好的涡旋型线。     

涡旋压缩机通用涡旋型线啮合条件研究

针对涡旋压缩机研究领域中的通用型线啮合条件和型线方程相关理论的不完整性,总结了国内外文献关于控制方程和通用型线啮合条件的研究内容,利用平面曲线啮合、微分几何关系、向量计算等理论,根据涡旋压缩机实际工作原理建立了动静盘涡旋型线啮合的数学模型。分别利用动静盘涡旋型线向量表达式证明控制方程,给出讨论;用数学形式说明了通用型线啮合广义条件;通过求取动静盘涡旋型线在啮合点上的曲率半径,验证了以向量表示的型线啮合的必然性。综合以上研究总结得出了比较完整的涡旋型线共轭啮合条件及对应动静盘涡旋型线方程。     

渐开线-高次曲线组合型线涡旋压缩机的设计及有限元分析

介绍了使用渐开线-高次曲线组合型线来减少涡旋圈数的方法及特点,建立了该型线的几何理论和相关参数计算方程,并对动涡盘进行了有限元分析,计算实例结果显示渐开线和高次曲线组合型线能够减少涡旋圈数以及型线的长度,且涡旋盘受力变形和应力明显小于单一渐开线型线,研究的结果对于组合型线的设计和大排气量涡旋机的研究有一定的借鉴作用。     

涡旋式压缩机涡旋型线的研究综述与前景

涡旋压缩机的涡旋型线直接影响着涡旋压缩机的几何、力学、热力学、功耗、效率等重要参数及加工性能、磨损、寿命、噪声等重要技术指标。它受到了世界各国专利的保护和限制,一直是国内外研究专家的研究热点。本文将从涡旋式压缩机的涡旋型线的单一型线、修正型线、组合型线以及涡旋型线的优化等方面阐述下国内外专家学者的研究成果,希望对涡旋压缩机的研究和生产有重要的借鉴和指导意义。     

涡旋压缩机的变径基圆渐开线型线研究

研究了涡旋压缩机变径基圆渐开线的啮合特性和几何理论,得到了其共轭啮合型线方程;分析了不同参数下的型线特点和几何形状,并与基圆渐开线进行比较;提出了由变径基圆渐开线构建变啮合间隙涡旋齿的方法。利用变径基圆渐开线可构建出3种涡旋齿：等啮合间隙变壁厚涡旋齿、变啮合间隙等壁厚涡旋齿和变啮合间隙变壁厚涡旋齿,分析了各种涡旋齿的性能特点和适用范围,拓宽了涡旋型线的类型。     

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。     

变基圆半径渐开线涡旋膨胀机的研究

研究变基圆渐开线涡旋膨胀机的型线方程及膨胀容积问题。本文首先根据涡旋机正常工作的原则,推导出了变基圆半径渐开线型线构成涡旋膨胀机所必须满足的条件,然后根据变基圆半径渐开线涡旋型线的构成条件求出了变基圆半径涡旋线的型线方程。依据型线方程给出了动涡盘和静涡盘内外壁面的坐标方程,根据坐标方程画出了变基圆半径渐开线构成的涡旋腔,并分析了变基圆半径渐开线型线构成涡旋膨胀机的几何特点。最后根据涡旋腔的容积变化规律和啮合点的特性,求出了各个腔室的展角范围,并以第二膨胀腔为例,利用法向等距线法推导出了变基圆半径渐开线涡旋膨胀机各个腔室的容积计算公式,为进一步研究变基圆半径渐开线涡旋膨胀机提供了一定的理论基础。     

基于对称圆弧修正的单元组合型线涡旋压缩机特性研究

针对采用单元组合型线的涡旋压缩机,研究当对涡旋盘涡圈采用对称圆弧修正时整机的工作特性,建立修正型线参数方程,讨论修正型线的取值范围,分析其工作腔随转角的变化关系及内容积比和排气截面的工作特性。仿真研究结果表明:与修正后的采用圆渐开线的压缩机相比,在内容积比相同的情况下,采用单元组合型线的压缩机具有更大的排气角和排气截面,使得压缩过程更趋平缓;并随着内容积比的增加,其排气截面减小的趋势和排气损失增加的趋势也较基于圆渐开线的压缩机缓慢。可见,随着压比的升高,采用单元组合型线的压缩机优势更加突出。该研究结果为采用该型线的涡旋压缩机应用及优化奠定基础。     

通用型线涡旋压缩机的误差及运动分析

根据径向柔性机构的结构,从平面杆机构的基本原理出发,分析了通用型线涡旋压缩机的柔性机构运动学模型、各接触点的约束、动涡旋盘和柔性机构的运动状态、平稳性指标、各零件误差的影响系数、动静盘之间的啮合状态和间隙以及精度补偿的机理,揭示了径向柔性机构和动盘运动的平稳性、型线类型与啮合精度的内在联系,为压缩机零件精度的分析与综合奠定了基础。