Design und numerische Simulation des Rotorprofils des Prismenkompressors

Das Design und die numerische Simulation des Rotorprofils des Weitwinkel-Rotorkompressors wurden von Zhang Zhaohe (Harbin Institute of Technology (Weihai, Shandong Weihai 264209) durchgeführt. Entwurfs- oder Selektionsmethode. Für das Design des prismatischen Kompressor-Testprototyps, CFD-Prototype, CFD-Prototype, CFD-Prototyp, CFD, CFD, CFD, CFD, CFD, CFD, CFD, CFD-Selektion. Die Analyse wurde übernommen.

1 Überblick über den prismatischen Kompressor als neuartiger Rotationsvolumetrie -Kompressor mit unabhängigen Rechten an geistigem Eigentum (Erfindung Patentnummer: ZL200610042114.8) im Vergleich zum aktuellen Schraubenkompressor mit Marktvorteilen hat eine einfache Rotorverarbeitung und weniger Leckage. (Kein Leckagedreieck, flexible Konstruktion von Einlass- und Abgasanschlüssen, Auswahlanforderungen mit niedriger Lagerung, niedrige Betriebsgeschwindigkeit, niedrige Herstellungskosten, hohe Arbeitseffizienz usw.)

Der prismatische Kompressor verfügt über eine Vielzahl von Anwendungen und ist im Grunde auf den Fall eines Schraubenkompressors anwendbar. Die Anwendung der prismatischen Kompressortechnologie auf der Grundlage der vorhandenen Industrie -Technologie kann die Vererbung der vorhandenen Schraubkompressor -Technologie, wie die Auswahl und das Design des Rotorprofils des prismatischen Kompressors sowie die Verwendung des prismatischen Kompressors maximieren . Die Auswahl und das Design von Lagern, Wellendichtungen, synchronen Zahnrädern und Maschinenstrukturen können die technischen Errungenschaften vorhandener Schraubenkompressoren vollständig nutzen. Dies ist die Förderung prismatischer Kompressoren und das Arbeitsprinzip der prismatischen Kompressoren. Es wurde ein bilaterales symmetrisches Lichtbogen-ardiertes Rotorprofil entworfen und die Hauptkomponenten des Testprototyps wurden entwickelt. Dann wurde die CFD-basierte numerische Simulation am Kompressionsprozess durchgeführt.

2 Rotorprofildesign Im prismatischen Kompressor ist das Profildesign des Rotors eine Schlüsselaufgabe für das Design des gesamten prismatischen Kompressors. Nach dem Gesetz des Meshing Die Anode und die Kathode, die Anode und die Kathode werden normalerweise bevorzugt. Das Verhältnis der Anzahl der Rippenflächen zu der Anzahl der Rillen den Gesichtern beträgt 2/2, 2/3, 3/3, 3/4 usw., so dass das höchstmögliche Druckverhältnis erhalten werden kann.

Ähnlich wie der Schraubkompressor hat das Rotorprofil des prismatischen Kompressors sowohl eine symmetrische Linie als auch eine asymmetrische Linie sowie eine einseitige Linie und einen doppelseitigen Typ. Für den Schraubkompressor werden verschiedene asymmetrische Linien entwickelt, um den Einfluss des Leckagedreiecks auf die Leckage und den Stromverbrauch der gesamten Maschine zu minimieren, aber für den prismatischen Kompressor, da es nicht in der Struktur existiert, die das Dreieck ausgetragen ist Daher kann eine einfache bilaterale symmetrische Linie so weit wie möglich verwendet werden, wodurch die scharfe Punkt- und Spannungskonzentration auf der Rotorlinie vermieden wird und das Design, die Herstellung und das Debuggen des prismatischen Kompressors sicherstellt. In diesem Artikel wird die bilaterale symmetrische kreisförmige Bogenlinie als Beispiel angenommen, um den Entwurfsprozess des Rotorprofils des prismatischen Kompressors des Rotor -Kombinationschemas zu veranschaulichen, wobei das Verhältnis der Anzahl der Profile 2/3 beträgt.

Die zweisymmetrische kreisförmige Bogenlinie des weiblichen Rotors mit einem Rillentyp 3 wird gezeigt, und der Radius des Tonhöhenkreises ist ra. Der bilateral symmetrische kreisförmige Bogen des männlichen Rotors mit der Anzahl der Grate beträgt 2 und der Tonhöhenkreis wird gezeigt. Der Radius ist RIT, und die Anzahl der mit den positiven und negativen Rotorwellen verbundenen synchronen Zahnradzähne beträgt ZI bzw. Z2. Das Zahnradverhältnis der Zahnräder in der Mitte und im Yin- und Yang -Rotoren und deren entsprechenden Beziehungen sind in Tabelle 1 dargestellt.

AB, EF, HI und LM sind die Mitte des Bogens der jeweiligen Rotor -Tonhöhe und der Radius des ARC -Segments, der Radius des Bogens unterscheidet sich von der Konstruktion des Schraubkompressors, unabhängig von seinem Leckagedreieckeinflüsse.

Das CD-Segment und das K-Segment sind kreisförmige ARC-Segmente von Radius R, wobei die Oberseite des K-Bogensegments am männlichen Rotor durch den äußeren Kreis mit einem Durchmesser von 2Rit+2R-A oder 2R+2R fertiggestellt wird. Der Schnitteffekt, der Vorteil davon ist: (1 kann eine Gesichtsdichtung zwischen dem männlichen Rotor und der inneren Hohlraumwand bilden; Q -Komprimierung kann enden, um ein kleineres Freigabevolumen zu erhalten; Der weibliche und männliche Rotor Die inneren Durchmesser der Innenkammern sind gleich, so dass die Spannungsverteilung und die Wärmeabteilung des Gehäuses gleichmäßiger sind und die Form und Verarbeitung des Gehäuses ebenfalls erleichtert werden.

Tabelle 1 Yin- und Yang -Rotor Bilateraler symmetrischer kreisförmiger Bogenleitungszeitungszahn -Zahnkurve Yin -Rotor -Rotor -Arc -Cycloid -Punkt -Cycloid -Arc -Punkt -Zykloidpunkt -ARC Die obige Bogensegmentgleichung ist offensichtlich einfacher zu bestimmen. Die Segmente BC, DE, I und KL sind Pendelsegmente. Die Ableitungsergebnisse der Cycloid -Gleichung sind die Werte des Zentrums und der Wertebereich, der nach der geometrischen Beziehung im Graph nach der Koordinaten -Transformationsbeziehung und den Hüllkurven noch bestimmt wird.

Auf der Grundlage der Bestimmung des Rotorprofils wird das Rotorprofil in Richtung der Rotorachse gestreckt, um ein gerilliges oder geripptes Profil zu bilden, das parallel zur axialen Richtung des weiblichen und männlichen Rotoren entspricht, wodurch das männliche und weibliche Abschluss vervollständigt wird Rotoren. Die Form des Hauptteils ist wie gezeigt.

Der wesentliche Unterschied zwischen dem Rotor im prismatischen Kompressor und dem Rotor im Schraubkompressor ist aus der Abbildung zu sehen.

Gleichzeitig basierend auf der Bestimmung des Rotorprofils gemäß der Gleichung der Zahnkurve des Yin- und Yang-Rotor Abgasöffnung, die Zähne des Yin- und Yang -Rotors können nach analytischer Methode erhalten werden. Der Bereich zwischen der Fläche und dem Ende der Kompression, wie AM, 42 und 43. Nach der effektiven Arbeitslänge L des Yin- und Yang-Rotors kann das Interooth-Volumen V tatsächlich am Kompressionshub erhalten werden. Das heißt, wenn das Druckgas ideal für Gas ist, kann das interne Druckverhältnis des Prism-Kompressors angenähert werden, dh das Verhältnis in den Klammern ist das interne Volumenverhältnis des Prism-Kompressors, und M ist der Mehrprozessindex , die durch Bezugnahme auf die empirischen Daten des Schraubkompressors ausgewählt werden können.

Der Tagebuchabschnitt außerhalb des Rotorkörpers ist gemäß der Entwurfsmethode der gewöhnlichen Welle ausgelegt. Ähnlich wie beim Rotordesign -Prinzip des Schraubenkompressors wird auch der Rotor des prismatischen Kompressors in einen integralen Typ und einen kombinierten Typ unterteilt. Es kann auch eine innere Kühlstruktur oder einen Dichtzahn oder eine Versiegelungsrippe anwenden. Da die beiden Rotoren des prismatischen Kompressors durch die synchronen Zahnräder gedreht werden, sind die beiden Rotoren tatsächlich nicht in Kontakt, so dass die Auswahl des Rotors des prismatischen Kompressors breiter als der des Rotors des Öls hergestellt werden kann -injektter Schraubenkompressor. In diesem Artikel besteht das Rotormaterial des Prototyps aus gewöhnlichem mittlerem Kohlenstoffstahl.

3 Weitere Hauptkomponenten Design und Auswahl 3.1 Der Körper ist einer der Hauptkomponenten des prismatischen Kompressors. Es ist der Träger für den Kompressorrotor, das Lager, die Wellendichtung, die synchrone Zahnrad und andere Komponenten. Ähnlich wie beim Schraubenkompressor besteht es auch aus dem Zylinderteil des mittleren Teils und der Endabdeckung beider Enden. Die seitliche Endabdeckung kann mit dem Zylinderkörper entsprechend der tatsächlichen Situation integral geformt werden oder separat hergestellt werden.

Da die Einlass- und Auspuffanschlüsse des Prism -Kompressors flexibler sind als der Schraubkompressor, können die Einlass- und Abgasanschlüsse entweder als radialer Saug oder Abgas ausgelegt werden oder für axiale Saug- und Abgas ausgelegt werden. Darüber hinaus kann der Zylinder des prismatischen Kompressors nach Bedarf auch als Einzelwandstruktur oder doppelte Wandstruktur ausgelegt werden. Darüber hinaus kann das Körpermaterial des prismatischen Kompressors auch aus verschiedenen Materialien wie gewöhnlich grauem Gusseisen, duktilem Eisen, Gussstahl, Legierungsstahl oder Edelstahl ausgewählt werden.

Der in diesem Papier beteiligte Testprototyp verwendet eine strukturelle Form, in der ein Endabdeckung und der Zylinder integriert sind, und die Einlass- und Abgasanschlüsse sind als radiale Saug- und Abgasstruktur ausgelegt. Der Zylinderkörper ist eine einschichtige Wandstruktur, eine einschichtige Wandstruktur. und das Material besteht aus duktilem Eisen.

3.2 Lagerlager ist auch eine der Schlüsselkomponenten des prismatischen Kompressors. Ähnlich wie beim Schraubenkompressor ist das im prismatischen Kompressor verwendete Lager auch in zwei Arten unterteilt: Rolllager und Gleitlager. Im prismatischen Kompressor im nicht großen Maßstab wird im Allgemeinen ein Rolllager verwendet. . Da jedoch die männlichen und weiblichen Rotorprofile des prismatischen Kompressors gerade Flankenoberflächen sind, wird während der Drehung keine axiale Kraft erzeugt, so dass nur der Durchmesser des Spornrads und der axiale Saug und Abgasdruck ausgewählt werden können. Das Xiangli -Radiallager reduziert die Anzahl der Lager im Vergleich zu Schraubenkompressoren. Und weil die Geschwindigkeit des Prismenkompressors niedriger ist, kann er durch Hauslager anstelle von importierten Lagern ersetzt werden. Lager ersetzen hochpräzise Lager.

Der Testprototyp dieses Papiers verwendet nur 4 im Inland hergestellte Winkelkugellager in p5 -Grad.

3.3 Das Prinzip bei der Auswahl der Wellendichtung des Prismenkompressors der Welle ist dem des Schraubkompressors ähnlich. Für ölfreie prismatische Kompressoren sind Graphitringdichtungen, Labyrinthwellendichtungen oder mechanische Wellendichtungen erhältlich; Bei Ölstrahl -Prisma -Kompressoren kann ein bestimmter Druck zwischen dem Rotorkörperabschnitt und den Lagern ausgeübt werden, das das Dichtöl versiegelt ist. Im Außenwellenabschnitt des Rotors kann eine einfache Lippendichtung zum Versiegeln verwendet werden, oder es kann eine mechanische Ölversiegelung verwendet werden. Zusätzlich kann für den prismatischen Kompressor die Wellensiegel ausgewählt werden, ohne zwischen dem Einlassende und dem Abgasende zu unterscheiden.

Der Testprototyp dieses Papiers enthält eine Dichtungsöldichtung zwischen dem Rotorkörperabschnitt und dem Lager, und im Außenwellenabschnitt des Rotors wird eine Lippendichtung verwendet.

3.4 Synchrone Zahnräder, da die Anzahl der Mischzähne am Rotor des prismatischen Kompressors klein ist. Sowohl der Ölstrahl -Prismenkompressor als auch der Oilless -Prisma -Kompressor müssen die synchrone Drehung der Rotorgruppe durch das Synchronrad realisieren, so ein Prisma. Die Hauptkomponenten des Stabkompressors.

Ähnlich wie bei anderen Kompressionsmaschinen mit synchronen Zahnradmechanismen, um die Vernetzung der Rotor zu gewährleisten, hat der Genauigkeitsniveau des synchronen Ganges des prismatischen Kompressors ebenfalls höhere Anforderungen und muss über 6 Genauigkeit liegen. Um die axiale Verschiebung des Ganges zu verhindern Gang. Der Testprototyp dieses Papiers ist mit einem Paar Spurzädern ausgelegt, bei dem das mit dem weibliche Rotor verbundene Synchronisierungsrad als einstellbare Struktur ausgelegt ist.

4 Numerische Simulation des Komprimierungsprozesses, um zu untersuchen, ob der gemäß der obigen Entwurfsidee abgeschlossene prismatische Kompressor -Test -Prototyp den internen Komprimierungsprozess realisieren kann. Die dynamische Simulation des Komprimierungsprozesses erfolgt mithilfe der CFD -Analyse -Software unter Verwendung des dynamischen Mesh Technologie für das vereinfachte Modell des Testprototyps.

Die dynamischen numerischen Simulationsergebnisse der Druckverteilung in der Kompressionskammer des Testprototyps bei unterschiedlichen Drehzahl werden gezeigt, wobei Q und die Druckverteilung in der Kompressionskammer 1200R/min bzw. 3000r/min sind und die Druckeinheit PA ist . Siehe aus der Figur, dass der Gasdruck in dem mit dem Kompressionsprozess verbundenen Inter-Tooth-Volumen einen lokalen sofortigen Druck von 2,81 MPa bzw. 4,23 MPa erreicht hat Erhöht sich mit zunehmender Drehzahl. Es hat erheblich zugenommen.

Die obigen numerischen Simulationsergebnisse einerseits widerspiegeln, dass der prismatische Kompressor einen starken internen Komprimierungsprozess erzielen kann, und andererseits spiegelt es wider, dass die Erhöhung der Rotationsgeschwindigkeit den Geschwindigkeitsversiegelungseffekt verbessern kann, was mit dem tatsächlichen übereinstimmt Situation der meisten Kompressionsgeräte vom Typ Lücken Siegel. .

5 Schlussfolgerung Nehmen Sie das bilaterale symmetrische Bogen-Bogen-Rotor-Profil als Beispiel, das Design des Rotorprofils des prismatischen Kompressor-Testprototyps und die Ableitungsergebnisse des bilateralen symmetrischen kreisförmigen ARC-förmigen Leitungsleitungsleitungsgleichungen und des Prisms Komprimierung wird eingeführt. Design- und Auswahlmethoden für andere Hauptkomponenten des Maschinentestprototyps. Unter Verwendung der CFD -Analyse -Software wurde das dynamische Modell des Komprimierungsprozesses unter Verwendung der dynamischen Gittertechnik für das vereinfachte Modell des Testprototyps durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen, dass der lokale momentane Druck im Interooth-Volumen erhalten wird, der am Komprimierungsprozess beteiligt ist, was den prismatischen Kompressor bestätigt. Ein starker interner Komprimierungsprozess kann erreicht werden.