1特征參數(shù)的選擇

　　渦旋壓縮機型線形狀復雜，描述它需要3個獨立的參數(shù)。習慣上為了使表示形象直觀、檢測方便，一般選取型線的高度h、節(jié)距p和厚度t為獨立參數(shù)。考慮到節(jié)距p與壁厚t的相關性，用槽寬B來代替節(jié)距p ，選擇h、B、t為獨立參數(shù)。

　　由于每臺壓縮機都是與一定的行程容積相關聯(lián)的，為了尋求一個與行程容積有關的統(tǒng)一的參照量，在這里引入渦旋壓縮機的等效缸徑的概念。定義渦旋壓縮機的等效缸徑為以渦旋壓縮機的行程容積為容積，以渦旋壓縮機的型線高度為行程的往復式壓縮機的缸徑，用公式表示為

　　D v = 4 V h 1 2

　　式中： D v為等效缸徑； V h為行程容積。

　　這樣可以引入以下3個系數(shù)：齒高系數(shù)h = h/ D v

　　槽寬系數(shù)

　　B = B/ D v = （p - t ）/ D v

　　齒厚系數(shù)

　　t = t/ D v

　　2特征參數(shù)與結構參數(shù)的關系

　　在已知渦旋壓縮機的行程容積V h和3個特征參數(shù)h、B、t的條件下，可以確定型線的所有結構參數(shù)（具體推導過程見文獻）：等效缸徑

　　型線高度

　　型線厚度

　　型線槽寬

　　壓縮腔對數(shù)N = 1/ 8型線節(jié)距

　　回轉半徑

　　基圓半徑

　　漸開線起始角

　　在齒厚系數(shù)分別為0 04、0 05、0 06時，壓縮腔對數(shù)隨槽寬系數(shù)的變化關系?？梢钥吹剑翰蹖捪禂?shù)對壓縮腔對數(shù)起決定性的作用，隨槽寬系數(shù)的增大，壓縮腔對數(shù)在減??；齒厚系數(shù)對壓縮腔對數(shù)影響較小，隨齒厚系數(shù)的增大，壓縮腔對數(shù)稍有增加。

　　3特征參數(shù)對壓縮機動力性能的影響

　　在渦旋壓縮機運動部件中，我們比較關心的是動渦盤和曲柄軸的受力情況。其中：作用在動渦盤上的力主要包括軸向氣體力Fa、切向氣體力Ft和動渦盤的旋轉慣性力Fc；作用在曲柄軸上的力主要是驅動軸承力Fp、主軸承力Fm和副軸承力Fs。關于渦旋壓縮機的動力學模型參見文獻。

　　3. 1齒高系數(shù)

　　隨著齒高系數(shù)的增加，型線高度增大，型線質量增加。由于行程容積為定值，則型線的*大半徑就減小，動渦盤外徑及動盤底板質量也減小。由于動盤外徑較大且型線質量增加與型線高度增加量成線性關系，而動盤底板質量減小與動渦盤外徑減小量成二次方關系，所以動渦盤的旋轉慣性力減小。

　　同樣，隨著齒高系數(shù)的增加，由式可知型線的槽寬和壁厚均減小，使得高壓氣體作用面積減小，因而軸向氣體力也減小。

　　由于型線的高度與23h成正比，而槽寬和壁厚均與13h成正比，因而氣體作用面積增大，所以切向氣體力隨著齒高系數(shù)的增加而稍有增加。

　　齒高系數(shù)從0 3增加到0 6，驅動軸承力約減小25% ，主軸承力增加17% ，副軸承力基本保持不變。

　　3. 2槽寬系數(shù)

　　隨著槽寬系數(shù)的增加，槽寬在增大，壓縮腔對數(shù)在減小，使得動渦盤外徑變化很小，因而動渦盤旋轉慣性力基本不變。

　　當槽寬系數(shù)從0 21增加到0 23時，壓縮腔對數(shù)從3 5減小到3 0，型線的長度減小較快，雖然槽寬增大了，但是軸向氣體作用面積還是在減小，因而軸向氣體力在減小。當槽寬系數(shù)從0 23增加到0 25時，槽寬在增大，壓縮腔對數(shù)從3 0減小到2 5，型線長度的減小相對較慢，軸向氣體作用面積變化不大，因而軸向氣體力基本不變。

　　隨著槽寬系數(shù)的線性增大，切向氣體作用面積在線性增加，所以切向氣體力也線性增加并且斜率很大。當槽寬系數(shù)從0 21增加到0 25時，切向氣體力增加約115%.

　　齒高系數(shù)從0 21增加到0 25時，驅動軸承力約增加27%，主軸承力約增加102%，副軸承力約增加80%.

　　3. 3齒厚系數(shù)

　　隨著齒厚系數(shù)的增加，型線厚度在增大，壓縮腔對數(shù)稍有增加，使得動渦盤外徑、型線質量增大，使軸承氣體作用面積大大增加而切向氣體作用面積增加不大，因而動渦盤旋轉慣性力和軸向氣體力增長很快而切向氣體力增長較慢。

　　齒厚系數(shù)從0 03增加到0 07，驅動軸承力約增加23% ，主軸承力約增加42%，副軸承力約增加40%.

　　綜上所述，得出以下幾點。

　?。?1）軸向氣體力和動盤旋轉慣性力隨特征參數(shù)的變化趨勢相近。它們隨著齒高系數(shù)的增大而迅速減小，受槽寬系數(shù)的影響較小。

　?。?）切向氣體力隨特征參數(shù)的增加而增加并且呈線性變化關系，其中受槽寬系數(shù)的影響*大，齒高系數(shù)次之，齒厚系數(shù)*小。

　?。?）齒高系數(shù)對軸承力的影響主要是通過改變動盤旋轉慣性力和切向氣體力，以及它們的作用力臂的大小來實現(xiàn)的。當齒高系數(shù)太大時，作用在動盤上的傾覆力矩太大，動盤會發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象，并且主軸承受力太大，摩擦功耗大；當齒高系數(shù)太小時，壓縮機體積太大。所以，齒高系數(shù)一般應在0 42 0 52范圍內選取。

　?。?）槽寬系數(shù)對軸承力的影響*大，考慮到一般壓縮機的壓力比較高，必須要有足夠的壓縮腔對數(shù)。

　　槽寬系數(shù)太大時，軸承力太大，摩擦功耗很大；槽寬系數(shù)太小，則壓縮腔對數(shù)太大，導致壓縮機體積太大。所以，槽寬系數(shù)一般應在0 21 0 24范圍內選取。

　　（5）齒厚系數(shù)對軸承力的影響較大。隨著齒厚系數(shù)的增加，各力均增大。一般在保證型線強度的范圍內，齒厚系數(shù)盡可能取小值，一般應在0 04 0 6范圍內選取。

　　4特征參數(shù)的優(yōu)選策略

　　在工程設計中，一般均給定或通過簡單計算可得工質的吸、排氣壓力和行程容積。如果沒有特殊要求，轉速為同步轉速。這樣，在不同的設計條件下，特征參數(shù)在給定的范圍內選取也應有所差別。一般來說， 3個系數(shù)對壓力比的敏感程度依次為B、h、t，對排氣量的敏感程度依次為h、B、t.隨著壓力的增大，B應減小，h也減小，t應適當增大；隨著排氣量的增大，h應增大，B也增大，t應適當減小。

　　在具體選擇中，h的選擇主要由排氣量決定，B的選擇主要由壓力比決定，t的選擇是在保證型線的強度條件下盡量取小值。特征參數(shù)隨壓力比和排氣量變化的優(yōu)選策略。

　　5結論

　?。?）提出了渦旋壓縮機等效缸徑的概念，利用等效缸徑把型線的高度、槽寬和厚度化為3個獨立的無量綱的特征參數(shù)，給出了特征參數(shù)與型線結構參數(shù)的數(shù)學關系。

　?。?）詳細分析了特征參數(shù)對壓縮機動力性能的影響，提出了特征參數(shù)的優(yōu)選范圍為0 42 h 0 52 0 21 B 0 24 0 04 t 0 06（3）分析了壓力比和排氣量對特征參數(shù)的影響，給出了在不同設計條件下特征參數(shù)的優(yōu)選策略。