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涡旋压缩机防自转结构负荷优化探讨

放大字体  缩小字体 发布日期:2021-11-03 10:17:44 来源: 作者:用户63951    浏览次数:5    
摘要

经过一次平衡的压缩机,动盘自转力矩是切向气体力的单值函数,当采用偏置驱动时,动盘自转力矩的波动幅值较大,这将会加剧防自转机构上的载荷,引起机器振动,产生噪声。本文提出一种动涡盘设计方法,即将动盘质心人为控制在某一特定位置处,通过惯性力产生的附加力矩来削弱动盘的自转力矩,改善防自转机构的载荷,减小振动和噪声。 惯性力附加力矩分析动盘的平动可简化为平行四连杆运动机构。当动盘质心与动盘驱动点重合时,其旋...

经过一次平衡的压缩机,动盘自转力矩是切向气体力的单值函数,当采用偏置驱动时,动盘自转力矩的波动幅值较大,这将会加剧防自转机构上的载荷,引起机器振动,产生噪声。本文提出一种动涡盘设计方法,即将动盘质心人为控制在某一特定位置处,通过惯性力产生的附加力矩来削弱动盘的自转力矩,改善防自转机构的载荷,减小振动和噪声。

惯性力附加力矩分析动盘的平动可简化为平行四连杆运动机构。当动盘质心与动盘驱动点重合时,其旋转惯性力FIm对动盘驱动点不存在力矩作用,这时动盘只受切向气体力Ft(H)引起的力矩Mz(H)作用。当动盘质心与动盘驱动点不重合时,惯性力FIm对动盘驱动中心存在一个转矩Mzm(H)。Mz(H)、Mzm(H)按下列公式计算:Mz(H)=Ft(H)(Q/2+DcosH)(1)Mzm(H)=FImRmsin(H-H*-N)(2)式中D偏置驱动时的偏置量,即驱动点至动盘基圆中心的距离Rm动盘质心与驱动点的距离H动盘回转角H*动盘排气角N动盘质心方位角动涡盘在运转时总的自转力矩为:M(H)=Mz(H)+Mzm(H),动盘自转力矩的改进方法,非偏置驱动压缩机由式可看出,通过改变惯性力附加力矩Mzm(H)的幅值及其相对于切向力自转力矩Mz(H)的相位。

在一个周期内,切向力自转力矩Mz(H)只有一次波峰和一次波谷,而叠加后的自转力矩M(H)有两次波峰和两次波谷。当Rm值一定时,随着N值的增加,**次波峰逐渐下降,**次波谷逐渐上升,第二次波峰逐渐上升,第二次波谷逐渐下降,波动幅值和*大值有一个先减小后增加的趋势。当N值一定时,随着Rm值的增加,**次波峰逐渐上升,**次波谷逐渐上升,第二次波峰逐渐下降,第二次谷波逐渐下降,波动幅值和*大值也有一个先减小后增加的趋势。本文提出的动涡盘设计方法是为了减小动盘自转力矩,即防自转机构上载荷的波动,故引进一个评价指标F,定义为改进前后动盘自转力矩波动幅值之比,即:F=(Mmax-Mmin)/(Mzman-Mzmin)(4)式中Mmax调整N、Rm所得总的自转力矩*大值Mmin调整N、Rm所得总的自转力矩*小值Mzmax切向力自转力矩*大值Mzmin切向力自转力矩*小值由式(2)、(4)可见,可根据要控制的F值范围从图上很方便地选取合适的N和Rm值。

例如,欲使F低于015,则N的取值范围为120b-180b,Rm的取值范围为110-112mm。5HP压缩机单纯由切向力引起的自转力矩极值为Mmax=6141N#m,Mmin=4171N#m;当取N=140b,Rm=112mm时,Mmax=5188N#m,Mmin=5108N#m,F=01476,可见这种改善作用是相当明显的。偏置驱动压缩机单元空调压缩机对外形尺寸的要求稍微宽松些,其驱动点一般与基圆中心重合,不采用偏置。汽车空调压缩机的外形尺寸有相当严格的限制,为控制其外径,多采用偏置驱动方案,即将主轴中心移动到动、静盘基圆中心的连线上,当主轴中心位于动静盘基圆中心连线的中点时机器的外径*小,显然可知,偏置量D的取值范围为0Q/2。偏置驱动使压缩机的外形尺寸得以控制,但由式(1)可知,此时切向气体力引起的自转力矩的力臂由常数Q/2变为一个正弦波动值,且偏置量越大,其波幅越大。

 
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