二階連續(xù)變截面動渦旋盤的力學(xué)特性研究.pdf

1、作為一種新型的容積式流體機械，渦旋壓縮機以其高效節(jié)能、結(jié)構(gòu)緊湊、整機振動小、噪聲低、可靠性高等優(yōu)點成為各國研究學(xué)者關(guān)注的熱點。但由于渦旋壓縮機自身的結(jié)構(gòu)特點和工作方式的特殊性，在運行過程中主要零部件的力學(xué)特性及振動特性的優(yōu)良與否直接影響著渦旋壓縮機性能的進一步提高和應(yīng)用該范圍的擴展。因此研究渦旋壓縮機在不同工況下的力學(xué)性能就顯得意義重大。
　　針對以上存在的問題，本文以一種新型二階連續(xù)變截面動渦旋盤為研究對象，借助有限元分析軟件對

2、動渦旋盤在不同工況下的動、靜態(tài)力學(xué)特性做了探究分析，并將結(jié)果與等截面動動渦旋盤的力學(xué)特性分析結(jié)果進行了比較。
　　首先概述了渦旋型線嚙合理論及法向等距線理論，建立了由二階連續(xù)的三段圓漸開線組成的變截面渦旋型線，并對其進行了修正，在UG中建立了動渦旋盤的三維模型，作為探究變截面渦旋盤性能的對比對象，同時建立了由單一圓漸開線形成的等參數(shù)的等截面渦旋盤的三維模型。通過分析計算渦旋壓縮機工作循環(huán)中封閉腔容積的動態(tài)變化和壓縮腔內(nèi)氣體壓力的動

3、態(tài)變化，確定壓縮腔與排氣腔連通時的腔體壓力為渦旋齒的最危險工況壓力。以此最危險工況壓力為靜態(tài)載荷，通過模擬分析得到變截面動渦旋盤在靜態(tài)載荷下的應(yīng)力、應(yīng)變，并與等截面渦旋盤的分析結(jié)果做了對比，表明渦旋齒齒頭部分為整個渦旋盤的最危險部位，容易發(fā)生大變形，且變截面渦旋齒的剛度和強度都優(yōu)于等截面渦旋齒。另一方面對渦旋盤的動態(tài)特性做了仿真分析。對變截面渦旋盤首先做了模態(tài)分析，得到動渦旋盤的前六階固有頻率和對應(yīng)振型，發(fā)現(xiàn)一階頻率較高，說明渦旋盤在低

4、頻的激振頻率下不容易發(fā)生共振。通過模態(tài)分析得到固有頻率和振型后，對渦旋盤在隨時間按簡諧規(guī)律變化的載荷下的動態(tài)特性進行了探究，為了方便說明，在渦旋盤上設(shè)置了兩條路徑，通過分析等、變截面在兩條路徑上的應(yīng)力、應(yīng)變、位移隨著頻率變化的規(guī)律，可以看出，在穩(wěn)態(tài)簡諧載荷下，變截面渦旋盤的響應(yīng)峰值遠遠小于等截面，且變截面渦旋盤的動態(tài)響應(yīng)隨頻率的變化比較平緩，并通過列表對比了等、變截面渦旋盤在兩條路徑上的響應(yīng)峰值，在路徑1上最大差值達28.28MPa，高