渦旋機(jī)械的研究歷史和發(fā)展進(jìn)程渦旋壓縮機(jī)具有效率高、可靠性強(qiáng)、噪聲低、重量輕和尺寸小等特點(diǎn),即兼有容積式和回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)之優(yōu)勢(shì),因此受到了國(guó)內(nèi)外科技界的廣泛重視。20世紀(jì)80年代初,渦旋機(jī)械首先在空調(diào)壓縮機(jī)技術(shù)領(lǐng)域取得了商業(yè)應(yīng)用,用作汽車(chē)空調(diào)壓縮機(jī)(Sanden,1981)和柜式空調(diào)用壓縮機(jī)(Hitachi,我國(guó)關(guān)于渦旋機(jī)械的研究始于年代后期,研究單位主要是甘肅工業(yè)大學(xué)和西安交通大學(xué)兩所院校,經(jīng)過(guò)多年努力,已研制出了4個(gè)系列20多種渦旋壓縮機(jī)產(chǎn)品,其小型空氣壓縮機(jī)已經(jīng)小規(guī)模生產(chǎn)。
渦旋機(jī)械的工作原理渦旋機(jī)械是一種新型容積式流體機(jī)械,主要由動(dòng)渦旋、靜渦旋、防自轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、曲軸和支架體等零部件組成,其中兩渦旋盤(pán)在安裝時(shí)相對(duì)旋轉(zhuǎn)一角度,并相對(duì)錯(cuò)開(kāi)一距離后,對(duì)插在一起,這樣兩渦旋盤(pán)上的渦旋齒實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)嚙合,形成了多組月牙形密閉的工作腔容積。隨著曲軸的旋轉(zhuǎn),所形成的多個(gè)嚙合點(diǎn)沿著渦旋齒齒壁由外向內(nèi)連續(xù)移動(dòng),這樣所形成的多組月牙形工作腔逐漸由大變小,實(shí)現(xiàn)封閉工作腔容積的周期性變化,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了氣體的吸入、壓縮和排出。
備事故預(yù)防和應(yīng)急處置系統(tǒng)將完成對(duì)現(xiàn)有資源和將要建設(shè)資源的結(jié)合,使之能滿(mǎn)足事故預(yù)防和應(yīng)急處置的需要,達(dá)到預(yù)防和應(yīng)急的整體功能。
?。?)通過(guò)GIS系統(tǒng)形成對(duì)特種設(shè)備所處位置/空間的多種地理環(huán)境信息參數(shù)進(jìn)行采集、綜合分析與存儲(chǔ)處理,實(shí)現(xiàn)對(duì)特種設(shè)備的具體地理位置、環(huán)境條件(溫度、濕度、降水量、高度、污染物濃度等),特種設(shè)備的分布情況,以及某一地區(qū)范圍內(nèi)的分布數(shù)量與種類(lèi)等與地理位置相關(guān)的所有信息的記錄、添加、刪改、調(diào)用等管理,實(shí)現(xiàn)對(duì)各種相關(guān)的外界因素的整體把握,為特種設(shè)備的監(jiān)察、檢驗(yàn)、監(jiān)測(cè)、事故防范與應(yīng)急處置提供更多的信息服務(wù)支持與技術(shù)保障。如對(duì)可移動(dòng)特種設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤;通過(guò)該系渦旋齒齒頭型線修正渦旋齒型線類(lèi)型主要有圓的漸開(kāi)線、線段漸開(kāi)線、正多邊形漸開(kāi)線、平行四邊形漸開(kāi)線、阿基米德螺旋線、代數(shù)螺旋線、變徑基圓漸開(kāi)線、包絡(luò)型線以及通用型線。由于單基體型線構(gòu)成的渦旋齒難以實(shí)現(xiàn)完全嚙合,不能兼顧壓縮、排氣和加工等多方面的要求,而且渦旋齒型線的自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)使得加工時(shí)在渦旋齒齒頭處會(huì)出現(xiàn)與刀具千涉的情況,這樣就需要對(duì)渦旋齒進(jìn)行型線修正,故常在對(duì)壓縮機(jī)性能造成較大影響的渦旋齒齒頭實(shí)施型線修正,同時(shí)型線修正還能起到增加渦旋齒的嚙合、增大壓縮比、增強(qiáng)渦旋齒頭強(qiáng)度和改善渦旋壓縮機(jī)性能的作用。
通過(guò)研究渦旋壓縮機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理,分析討論多渦旋齒及其型線修正問(wèn)題,主要體現(xiàn)在2個(gè)方面。
?。?)在相同的設(shè)計(jì)任務(wù)條件下,通過(guò)對(duì)單雙齒性能參數(shù)比較,研究渦旋齒齒數(shù)的不同對(duì)壓縮機(jī)性能的影響。
(2通過(guò)研究多渦旋齒渦旋型線的修正方法,以解決多渦旋齒壓縮機(jī)壓縮比偏小的問(wèn)題。
二、渦旋壓縮機(jī)性能參數(shù)研究1.圓漸開(kāi)線渦旋齒基本幾何參數(shù)設(shè)計(jì)條件:介質(zhì),空氣。排氣量200m3/h,進(jìn)氣壓力0.1MPa(絕壓)。排氣壓力0.1MPa統(tǒng)在電子地圖上迅速判定出事故設(shè)備的品種、技術(shù)參數(shù)、危險(xiǎn)程度等基本信息,快速實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)救援;根據(jù)地理分布合理分配特種設(shè)備監(jiān)察、檢驗(yàn)、維保人力資源等。
積極推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在特種設(shè)備安全領(lǐng)域的研究與應(yīng)用,著力爭(zhēng)取在檢測(cè)監(jiān)測(cè)、安全評(píng)價(jià)、風(fēng)險(xiǎn)管理、壽命預(yù)測(cè)、重大危險(xiǎn)源監(jiān)測(cè)、預(yù)測(cè)預(yù)警、應(yīng)急救援、基于風(fēng)險(xiǎn)的事故預(yù)防等方面有較大突破,率先在江蘇省建立起特種設(shè)備的智慧管理、快速檢驗(yàn)、重點(diǎn)設(shè)備健康監(jiān)測(cè)、安全隱患遠(yuǎn)程診斷和事故防范和應(yīng)急處置的示范體系,為特種設(shè)備立法、執(zhí)法提供技術(shù)支撐,為保安全、促發(fā)展提供技術(shù)保障。
〔編輯王永洲〕設(shè)備管理與維修mm,齒厚4.5mm.主軸回轉(zhuǎn)半徑7.5mm,進(jìn)氣溫度20壓縮指數(shù)1.4. 2.壓縮機(jī)動(dòng)渦盤(pán)部分參數(shù)設(shè)定及渦旋齒基本參數(shù)計(jì)算渦旋齒高h(yuǎn)=50mm,渦旋齒厚t=4.5mm,轉(zhuǎn)速n=3600r/min,主軸偏心距Rr=7.5mm,渦旋盤(pán)半徑Rw=130mm,渦旋齒數(shù)Z=2.節(jié)距P=2乙壓縮比s=2.8931,見(jiàn)式(6 3.壓縮機(jī)封閉工作腔容積計(jì)算任意時(shí)刻的工作腔容積隨主軸轉(zhuǎn)角的變化關(guān)系如所制??梢?jiàn)隨著渦旋齒齒數(shù)的增加,曲軸偏心距減小,排氣量下降,壓縮比略有升高,相對(duì)滑動(dòng)速度急劇下降;隨著齒厚的增加,排氣量減小,壓縮比增加,相對(duì)滑動(dòng)速度減小。
當(dāng)曲軸偏心距、齒厚和渦旋齒外接圓半徑相同時(shí),多渦旋齒渦旋盤(pán)如所示,其排氣量、壓縮比和基圓半徑隨齒數(shù)的變化規(guī)律如所示,其中參數(shù)按h=50mm,n=3600r/min.Ru mm,Rw=145mm繪制。隨著渦旋齒數(shù)的增加,渦旋齒圈數(shù)減小,吸氣量明顯增加,壓縮比急劇下降,基圓半徑增加。隨著齒厚的增加,排氣量減小,壓縮比減小,基圓半徑增加。
當(dāng)曲軸偏心距和齒厚相同時(shí),若保持吸氣量和轉(zhuǎn)速不變,多渦旋齒有利于減小渦旋齒外接圓半徑,即減小渦旋盤(pán)直徑,但其渦旋齒圈數(shù)和壓縮比明顯減小,如表1所示。相關(guān)參數(shù)按h=50mm,t=4.5mm,R=7.5mm,n=3600r/min,Qs=3.3m3/min計(jì)算。
若保持吸氣量和渦旋齒外接圓半徑相同時(shí),則多渦旋齒有利于將降低轉(zhuǎn)速和動(dòng)靜渦旋間的相對(duì)滑動(dòng)速度,如表2所示,相表1吸氣量相同時(shí)的性能比較齒數(shù)Z/條圈數(shù)N/圈壓縮比e渦旋齒外接圓半徑Rw/mm渦旋盤(pán)直徑示。
圖中AB為吸氣過(guò)程,工作腔容積逐漸增大,氣體逐漸進(jìn)入工作腔。B點(diǎn)吸氣結(jié)束,此時(shí)所對(duì)應(yīng)的容積為吸氣容積,其中工作腔容積*大點(diǎn)在吸氣結(jié)束前5左右。BC為壓縮過(guò)程,C點(diǎn)為壓縮過(guò)程結(jié)束點(diǎn),此時(shí)壓縮腔與排氣口相連通,排氣過(guò)程開(kāi)始,此時(shí)所對(duì)應(yīng)的主軸轉(zhuǎn)角即為排氣角,CD為排氣過(guò)程,D點(diǎn)排氣結(jié)束,此時(shí)排氣口完全被動(dòng)渦旋齒所覆蓋(只有在渦旋齒進(jìn)行型線修正,形成全嚙合渦旋齒時(shí),排氣口才能完全被動(dòng)渦旋齒所覆蓋。
任意時(shí)刻的工作腔壓力見(jiàn)式(7三、渦旋齒齒數(shù)對(duì)渦旋機(jī)械性能影響的研究當(dāng)基圓半徑、齒厚和渦旋齒外接圓半徑相同時(shí),不同齒數(shù)的多渦旋齒如所示,吸氣量、壓縮比(按絕熱壓縮計(jì)算k=1.4,以下相同)和相對(duì)滑動(dòng)速度隨齒數(shù)的變化規(guī)律如所示,相關(guān)基圓半徑和齒厚相同時(shí)的多渦旋齒114設(shè)備管理與維修齒厚和節(jié)距相同時(shí)的多渦旋齒(1多渦旋齒雙圓弧修正齒形的生成(。以旋轉(zhuǎn)中心點(diǎn)O為原點(diǎn)建立坐標(biāo)系,作特征圓。取定修正展角必在外側(cè)和內(nèi)側(cè)圓漸開(kāi)線上取中線展角分別為少、<5+0.的兩點(diǎn)C、,分別過(guò)這兩點(diǎn)作基圓的切線CD、G.連接CA并過(guò)C、兩點(diǎn)作圓弧,并使得CA弧所對(duì)應(yīng)的圓周角為0,該圓與特征圓交于兩點(diǎn)。取與C點(diǎn)相鄰的交點(diǎn)B連接BC、BA,并作其中垂線,分別與切線CD、G交于E、F兩點(diǎn)。
齒數(shù)Z/條轉(zhuǎn)速n/采用多渦旋齒渦旋盤(pán)在較大排氣量和較小壓縮比的應(yīng)用場(chǎng)合下具有顯著的優(yōu)勢(shì),在渦旋齒的齒高、齒厚和轉(zhuǎn)速相同的條件下,多渦旋齒與單渦旋齒相比具有吸氣量大,渦旋齒外接圓半徑小,即渦旋盤(pán)的外徑小,表2吸氣量相同時(shí)的性能比較兩渦旋盤(pán)間的相對(duì)滑動(dòng)速度小,進(jìn)而磨損小,渦旋齒圈數(shù)少和壓縮比減小的特點(diǎn)。
正的研究修正設(shè)備管理與維修分別以E、F兩點(diǎn)為圓心,以EC、A為半徑作小圓弧CB、大圓多渦旋齒能夠進(jìn)行型線修正的條件:特征圓以?xún)?nèi)不能存在嚙合型線,即外側(cè)型線上的連接點(diǎn)C不能選取在特征圓以?xún)?nèi)。據(jù)此可確定修正展角的取值范圍,當(dāng)特征圓在基圓以?xún)?nèi)時(shí),修正展角的*小值免為免=-a.當(dāng)特征圓在基圓以外時(shí),修正展角的*小值式(8可見(jiàn)修正展角f的*小取值可以小于零,其*大取值在理用中往往取值不超過(guò)360°。
多渦旋齒(包括單渦旋齒)的雙圓弧修正齒形具有3個(gè)共同特點(diǎn)。①內(nèi)外側(cè)漸開(kāi)線與大小圓弧在連接點(diǎn)C、處光滑過(guò)渡。②大小圓弧和特征圓僅相交于點(diǎn),且該點(diǎn)為修正渦旋齒的*終嚙合點(diǎn)。③兩圓弧兩端點(diǎn)A、C的連線或過(guò)這兩點(diǎn)的圓必與特征圓相交于兩點(diǎn),其中與外側(cè)型線上的C點(diǎn)相鄰的一點(diǎn)為*終嚙合點(diǎn)。
沒(méi)修正時(shí)的靜渦旋盤(pán),是修正后的靜渦旋盤(pán)。雙渦旋齒型線雙圓弧修正后具有一些優(yōu)點(diǎn),雙渦旋齒的4條渦旋齒都能相互實(shí)現(xiàn)完全嚙合,動(dòng)靜渦旋齒都有兩條。因而渦旋齒的嚙合程度加強(qiáng),雙渦旋齒渦旋盤(pán)心部的利用率得到提高,壓縮過(guò)程變長(zhǎng),壓縮時(shí)間變長(zhǎng),排氣容積減小,壓縮比提高。渦旋齒齒頭投影面積增大,齒頭處的強(qiáng)度剛度增加,避免了渦旋齒齒壁與加工刀具的千涉,避免了加工過(guò)程的讓刀,改善了雙渦旋齒的加工特性。
2.多渦旋齒雙圓弧修正齒形的嚙合為多渦旋齒雙圓弧修正齒形的*終嚙合點(diǎn)B處于嚙合時(shí)的嚙合圖,由于其上的一對(duì)大小圓弧滿(mǎn)足圓弧作為多渦旋齒嚙合型線的條件,因而多渦旋齒修正齒形能夠?qū)崿F(xiàn)完全嚙合。
隨著渦旋機(jī)械向大排量、大壓縮比等方向的發(fā)展,傳統(tǒng)的單齒渦旋機(jī)械已不能滿(mǎn)足要求,可以通過(guò)修正渦旋型線和增加渦旋齒齒數(shù)等來(lái)滿(mǎn)足要求。
采用多渦旋齒結(jié)構(gòu)將是增加排氣量的有效方法,多渦旋齒渦旋機(jī)械在增加排量、減小渦旋盤(pán)外形尺寸和改善渦旋盤(pán)受力特性等方面具有非常顯著的優(yōu)勢(shì)。
修正后的雙渦旋齒型線能相互實(shí)現(xiàn)完全嚙合,使壓縮過(guò)程變長(zhǎng),壓縮比提高,齒頭處的強(qiáng)度和剛度增大,避免了渦旋齒齒壁與加工刀具的千涉,改善了雙渦旋齒的加工特性。
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