本文關(guān)鍵詞：無油潤滑渦旋壓縮機動靜渦旋盤的有限元分析

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【摘要】：渦旋壓縮機作為新一代容積式壓縮機,具有結(jié)構(gòu)簡單、效率高、噪音低、尺寸小等優(yōu)點,廣泛應(yīng)用于制冷、動力、醫(yī)藥、食品等領(lǐng)域。渦旋壓縮機工作時吸氣腔內(nèi)的氣體隨著壓縮腔體積的減小而被壓縮,最后高壓氣體由靜渦旋中心排出。在壓縮過程中作用在動渦旋上的氣體力不斷發(fā)生變化,產(chǎn)生的壓差引起渦旋盤的變形。同時由于氣體被壓縮溫度升高以及動、靜渦旋間的摩擦等產(chǎn)生溫度場,引起熱變形和熱應(yīng)力。動、靜渦旋產(chǎn)生的變形使得渦旋齒嚙合間隙發(fā)生變化,不能保持最初的裝配間隙。間隙過小動、靜渦旋在工作過程中發(fā)生接觸,產(chǎn)生摩擦損失；間隙過大泄漏增加,導(dǎo)致壓縮機損失增大,效率下降。本文重點研究了渦旋壓縮機在多場耦合及動靜渦旋裝配后的變形及應(yīng)力分布情況,并分析了靜渦旋散熱片對渦旋齒變形的影響。 以圓漸開線型線方程為基礎(chǔ),推導(dǎo)出渦旋壓縮機工作腔容積、壓力比以及各壓縮腔氣體力的計算公式,并對動渦旋所受的氣體力、慣性力、傾覆力矩和自轉(zhuǎn)力矩等進行了分析。 基于彈性力學和有限元理論,對多場耦合作用下渦旋盤的變形和應(yīng)力分布進行了分析,得到了渦旋盤穩(wěn)態(tài)溫度場的分布,研究了氣體力、溫度場和慣性力在單獨作用以及耦合作用時動渦旋的變形及應(yīng)力情況。研究結(jié)果顯示：渦旋盤的溫度場分布由排氣腔向邊緣遞減；溫度載荷的施加對變形趨勢沒有影響,僅僅使變形量增加；氣體力、溫度場單獨作用時最大變形都發(fā)生在渦旋齒頭,最大應(yīng)力發(fā)生在渦旋齒頭底部和軸承孔內(nèi)邊緣；慣性載荷只對齒尾的變形產(chǎn)生影響；多場耦合作用下最大變形和應(yīng)力不是各個載荷分量的線性疊加。 此外,還分析了動、靜渦旋裝配后的變形和應(yīng)力分布情況。結(jié)果表明裝配后動、靜渦旋最大變形位置以及最大變形量和渦旋盤單獨分析時有較大區(qū)別。裝配后的分析能更加準確的反映實際工況下渦旋齒的變形和應(yīng)力分布情況。通過分析不同軸向和徑向間隙對動、靜渦旋的變形及應(yīng)力影響,得到單渦圈渦旋壓縮機的最佳裝配間隙。并對比分析了靜渦旋盤外側(cè)設(shè)置散熱片對渦旋齒變形的影響,結(jié)果表明設(shè)有散熱片時渦旋齒的變形較小,增加運行可靠性。
【關(guān)鍵詞】：渦旋壓縮機 渦旋盤 變形 應(yīng)力 有限元
【學位授予單位】：蘭州理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TH45
【目錄】：

• 摘要8-9
• Abstract9-11
• 第1章 緒論11-20
• 1.1 渦旋壓縮機發(fā)展歷程11-12
• 1.2 渦旋壓縮機概述12-14
• 1.2.1 渦旋壓縮機的結(jié)構(gòu)特點12-13
• 1.2.2 渦旋壓縮機的工作原理13-14
• 1.3 渦旋壓縮機的研究熱點14-18
• 1.3.1 型線理論研究14-15
• 1.3.2 動力學特性分析15-16
• 1.3.3 熱力學特性分析16
• 1.3.4 渦旋盤的變形及應(yīng)力分析16-17
• 1.3.5 機構(gòu)模型研究17-18
• 1.3.6 渦旋壓縮機的發(fā)展趨勢18
• 1.4 課題來源及研究目的和意義18
• 1.4.1 課題來源18
• 1.4.2 課題研究的目的和意義18
• 1.5 課題的研究內(nèi)容及主要創(chuàng)新點18-19
• 1.5.1 研究內(nèi)容18-19
• 1.5.2 主要創(chuàng)新點19
• 1.6 本章小結(jié)19-20
• 第2章 有限元分析及傳熱基礎(chǔ)20-31
• 2.1 有限元基礎(chǔ)20-23
• 2.1.1 有限元概念20
• 2.1.2 有限元的基本思路20-22
• 2.1.3 有限元軟件簡介22-23
• 2.2 傳熱學基礎(chǔ)理論23-27
• 2.2.1 基本概念23-25
• 2.2.2 熱交換模型25-26
• 2.2.3 渦旋壓縮機的相關(guān)熱力學假設(shè)26-27
• 2.3 彈性力學基礎(chǔ)理論27-29
• 2.3.1 彈性力學基本方程27-29
• 2.3.2 熱彈性力學29
• 2.4 耦合場分析29-30
• 2.5 本章小結(jié)30-31
• 第3章 渦旋壓縮機的幾何理論及受力分析31-44
• 3.1 渦旋壓縮機的幾何理論31-36
• 3.1.1 渦旋壓縮機型線方程31-32
• 3.1.2 工作腔幾何容積32-35
• 3.1.3 行程容積比和壓力比35-36
• 3.2 渦旋壓縮機受力分析36-42
• 3.2.1 動渦旋受力分析36-37
• 3.2.2 氣體載荷37-40
• 3.2.3 慣性載荷40
• 3.2.4 傾覆力矩和自轉(zhuǎn)力矩40-41
• 3.2.5 防自轉(zhuǎn)機構(gòu)41-42
• 3.3 無油潤滑渦旋壓縮機42-43
• 3.4 本章小結(jié)43-44
• 第4章 多場耦合作用下動渦旋的變形及應(yīng)力的分析44-55
• 4.1 模型的有限元分析44
• 4.2 模型的相關(guān)參數(shù)44-45
• 4.2.1 結(jié)構(gòu)參數(shù)44
• 4.2.2 運行工況及介質(zhì)參數(shù)44-45
• 4.3 氣體載荷及排氣溫度計算45-46
• 4.3.1 動渦旋承受的氣體力45
• 4.3.2 動渦旋排氣溫度45
• 4.3.3 慣性載荷45-46
• 4.4 前處理46-48
• 4.4.1 三維模型的建立46
• 4.4.2 網(wǎng)格劃分46
• 4.4.3 新建材料46-47
• 4.4.4 載荷的加載47-48
• 4.4.5 約束條件的設(shè)定48
• 4.5 計算與求解48-49
• 4.6 后處理49-54
• 4.6.1 熱分析49
• 4.6.2 熱載荷作用下動渦旋的變形49-50
• 4.6.3 氣體載荷作用下動渦旋的變形50-51
• 4.6.4 慣性載荷作用下動渦旋的變形51-52
• 4.6.5 多場耦合作用時動渦旋的變形52-53
• 4.6.6 多場耦合作用時的應(yīng)力分析53-54
• 4.7 結(jié)果可靠性分析54
• 4.8 本章小結(jié)54-55
• 第5章 動靜渦旋裝配后的變形及應(yīng)力研究55-65
• 5.1 有限元模型的建立及計算55-57
• 5.1.1 模型的建立及網(wǎng)格劃分55-56
• 5.1.2 載荷的計算56
• 5.1.3 動、靜渦旋約束條件的設(shè)定56-57
• 5.2 結(jié)果分析57-61
• 5.2.1 氣體力作用下渦旋盤的變形及應(yīng)力分析57-59
• 5.2.2 熱-固耦合作用下渦旋盤的變形及應(yīng)力分析59-61
• 5.3 不同裝配間隙下的變形和應(yīng)力分布61-62
• 5.4 散熱片對渦旋盤變形的影響62-63
• 5.5 本章小結(jié)63-65
• 全文總結(jié)與展望65-66
• 參考文獻66-70
• 致謝70-71
• 附錄A 攻讀學位期間所發(fā)表的學術(shù)論文71

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 劉振全,杜桂榮,於時才;渦旋式壓縮機渦旋齒線型修正的新方法[J];甘肅工業(yè)大學學報;1990年04期

2 劉振全,任俊士;動渦旋盤與軸向隨變機構(gòu)機械振動模擬[J];甘肅工業(yè)大學學報;1999年04期

3 劉振全,吳偉東;全封閉渦旋壓縮機動態(tài)數(shù)學模型[J];甘肅工業(yè)大學學報;2000年03期

4 劉振全,王君,李雪琴,謝同一;渦旋壓縮機渦旋齒的漸開線圓弧修正[J];蘭州理工大學學報;2004年02期

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7 趙Z，

本文編號：745037