Projektowanie i liczbowa symulacja profilu wirnika sprężarki pryzmatu

Projektowanie i liczbowa symulacja profilu wirnika szerokokątnego sprężarki wirnika została przeprowadzona przez Zhang Zhaohe (Harbin Institute of Technology (Weihai, Shandong Weihai 264209) Metoda projektowania lub selekcji. Do zaprojektowania prototypu testowego kompresora pryzmatycznego, CFD Analiza została przyjęta.

1 Przegląd sprężarki pryzmatycznej jako nowej obrotowej sprężarki obrotowej z niezależnymi prawami własności intelektualnej (numer patentowy wynalazku: ZL200610042114.8), w porównaniu z obecną sprężarką śrubową z zaletami rynkowymi, ma proste przetwarzanie wirników i mniejsze przejście wycieków. (Brak trójkąta upływu, elastyczna konstrukcja portów wlotowych i wydechowych, wymagania dotyczące niskiej łożyska, niska prędkość robocza, niski koszt produkcji, wysoka wydajność pracy itp.)

Sprężarka pryzmatyczna ma szeroki zakres zastosowań i ma zasadniczo zastosowanie do przypadku sprężarki śrubowej. Zastosowanie technologii sprężarki pryzmatycznej na podstawie istniejącej technologii przemysłowej może zmaksymalizować dziedzictwo istniejącej technologii sprężarki śrubowej, takiej jak wybór i projekt profilu wirnika sprężarki pryzmatycznej, a także zastosowanie sprężarki pryzmatycznej . Wybór i konstrukcja łożysk, uszczelnień wału, synchronicznych biegów i konstrukcji maszynowych może w pełni wykorzystać osiągnięcia techniczne istniejących sprężarek śrubowych. Jest to promocja sprężarek pryzmatycznych i zasada pracy sprężarki pryzmatycznej. Zaprojektowano obustronny symetryczny profil wirnika w kształcie łuku i zaprojektowano główne składniki prototypu testowego. Następnie przeprowadzono symulację numeryczną opartą na CFD w procesie kompresji.

2 Projekt profilu wirnika W sprężarce pryzmatycznej projekt profilu wirnika jest kluczowym zadaniem w projektowaniu całej sprężarki pryzmatycznej. Zgodnie z prawem siatki, stosunek liczby typu grzbietu twarzy na męskich i żeńskich wirników sprężarki pryzmatycznej do liczby rowków typu wklęsłego jest równy stosunku średnicy lub promienia okręgu skoku z okrągłego okręgu Anoda i katoda oraz anoda i katoda są zwykle preferowane. Stosunek liczby twarzy typu żeber do liczby twarzy typu rowka wynosi 2/2, 2/3, 3/3, 3/4 itd., Aby można było uzyskać najwyższy możliwy współczynnik ciśnienia.

Podobnie jak sprężarka śrubowa, profil wirnika sprężarki pryzmatycznej ma zarówno linię symetryczną, jak i linię asymetryczną, a jednoosobową linię i typ dwustronny. W przypadku sprężarki śruby zaprojektowano różne asymetryczne linie w celu zminimalizowania wpływu trójkąta upływu na wyciek i zużycie energii całej maszyny, ale dla sprężarki pryzmatycznej, ponieważ nie istnieje w strukturze, trójkąt jest wyciekł, Trójkąt jest wyciekł Zatem można zastosować prostą dwustronną linię symetryczną w jak największym stopniu, co pozwala uniknąć ostrego punktu i stężenia naprężenia na linii typu wirnika oraz zapewnia projekt, produkcję i debugowanie sprężarki pryzmatycznej. W tym artykule dwustronna symetryczna okrągła linia łuku jest przykładem ilustrującego proces projektowania profilu wirnika pryzmatycznego sprężarki schematu kombinacji wirnika ze stosunkiem liczby profili 2/3.

Pokazana jest dwupymetryczna okrągła linia łuku żeńskiego z rowkiem 3, a promień okręgu skokowego wynosi RA. Obustronnie symetryczny kołowy łuk męskiego wirnika z liczbą grzbietów wynosi 2, a okrąg skokowy jest pokazany. Promień to RIT, a liczba synchronicznych zębów przekładni podłączonych do dodatnich i ujemnych wałów wirnika wynosi odpowiednio ZI i Z2. Współczynnik przekładni biegów na środku oraz wirników Yin i Yang oraz ich odpowiednie relacje pokazano w tabeli 1.

AB, EF, HI i LM są środkiem łuku odpowiedniego skoku wirnika i promieniem segmentu łukowego, promień łuku różni się od konstrukcji sprężarki śrubowej, niezależnie od wpływu na jego wyciek.

Segment CD i segment K są okrągłymi segmentami łukowymi o promieniu R, w których górna część segmentu K Arc na męskim wirniku jest uzupełniona przez zewnętrzny okrąg o średnicy 2RIT+2R-A lub 2RA+2R. Zaletą tego efektu cięcia jest: (1 może utworzyć uszczelnienie twarzy między męskim wirnikiem a ścianą wnęki wewnętrznej; Q kompresja może skończyć w celu uzyskania mniejszej objętości luzu; (3 do regulacji rozmiaru może sprawić, że ciało może sprawić, że korpus jest Kobiety i męski wirnik Wewnętrzne średnice komory wewnętrznych są równe, tak że rozkład naprężenia i rozpraszanie ciepła obudowy są bardziej jednolite, a formowanie i przetwarzanie obudowy są również ułatwione.

Tabela 1 Yin i Rotor Yang Dwustronna symetryczna okrągła linia łukowym Krzywa zęba Yin Rotor Rotor Rotor ARC Cykloidalny punkt Cykloid Punkt Accoid Punkt Cykloid Powyższe równanie segmentu łukowego jest oczywiście łatwiejsze do ustalenia. Segmenty BC, DE, I i KL to segmenty wahadła. Wyniki wyprowadzania równania cykloidowego są wartościami środka i zakresu wartości nadal określonych przez zależność geometryczną na wykresie zgodnie z warunkami transformacji współrzędnych i warunkami obwiedni.

Na podstawie określenia profilu wirnika profil wirnika jest rozciągnięty w kierunku osi wirnika, tworząc rowkowane lub żebrowane profil równolegle do osiowego kierunku rotorów żeński wirniki. Kształt głównej części jest tak, jak pokazano.

Zasadniczą różnicę między wirnikiem w sprężarce pryzmatycznej a wirnikiem w sprężarce śrubowej można zobaczyć z rysunku.

Jednocześnie, w oparciu o określenie profilu wirnika, zgodnie z równaniem krzywej zęba wirnika Yin i Yang, w połączeniu z rzeczywistymi wymiarami strukturalnymi wirnika i cylindrem w kształcie ~ Zakoda spalin, zęby wirnika Yin i Yang można uzyskać metodą analityczną. Obszar między obszarem a końcem kompresji, taki jak AM, 42 i 43. Zgodnie z efektywną długością roboczą L wirnika Yin i Yang, można uzyskać objętość między zębami V faktycznie zaangażowaną w skok kompresyjny, Oznacza to, że jeśli sprężony gaz jest idealny do gazu, wewnętrzny współczynnik ciśnienia sprężarki pryzmatu można przybliżać, to znaczy stosunek w nawiasach jest wewnętrznym współczynnikiem objętości sprężarki pryzmatu, a M jest indeksem wielu produktów , które można wybrać, odnosząc się do danych empirycznych sprężarki śrubowej.

Część dziennika poza korpusem wirnika jest zaprojektowana zgodnie z metodą projektowania zwykłego wału. Podobnie jak zasada konstrukcji wirnika sprężarki śrubowej, wirnik sprężarki pryzmatycznej jest również podzielony na typ integralny i łączny typ. Może również przyjąć wewnętrzną strukturę chłodzenia, ząb uszczelniający lub żebro uszczelniające. Ponadto, ponieważ dwa wirniki sprężarki pryzmatycznej są obracane przez synchroniczne przekładnie, dwa wirniki w rzeczywistości nie są w kontakcie, tak że wybór wirnika sprężarki pryzmatycznej może być szerszy niż wirnik oleju -Produktor śrubowy. W tym artykule materiał wirnika prototypu jest wykonany ze zwykłej stali węglowej.

3 Inne główne elementy projekt i wybór 3.1 Ciało jest jednym z głównych elementów sprężarki pryzmatycznej. Jest to nośnik wirnika sprężarki, łożyska, uszczelki wału, zębowego zębowego i innych komponentów. Podobnie jak sprężarka śrubowa, składa się również z cylindrowej części środkowej części i pokrywy końcowej obu końców. Pokrywa końcowa boczna może być zintegrowana z korpusem cylindra zgodnie z rzeczywistą sytuacją lub może być wytwarzana osobno.

Ponieważ porty wlotowe i wydechowe sprężarki pryzmatu są bardziej elastyczne niż sprężarka śrubowa, porty wlotowe i wydechowe mogą być zaprojektowane tak, aby były ssanie promieniowe lub spalin lub mogą być zaprojektowane do ssania osiowego i spalin. Ponadto cylinder sprężarki pryzmatycznej może być również zaprojektowany jako struktura jednościennej lub struktura podwójnej ściany w razie potrzeby. Ponadto materiał do ciała sprężarki pryzmatycznej można również wybrać z różnych materiałów, takich jak zwykłe szare żeliwo, żelazo plastyczne, stal odlewana, stal stopowa lub stal nierdzewna.

Prototyp testowy biorący udział w tym artykule przyjmuje formę strukturalną, w której jedna pokrywa końcowa i cylinder są odlewane z integralnie, a porty wlotowe i wydechowe są zaprojektowane jako promieniowa struktura ssania i wydechu, korpus cylindra jest strukturą ściany jednodawnego, a materiał jest wykonany z żelaza plastycznego.

3.2 łożyska łożyska jest również jednym z kluczowych elementów sprężarki pryzmatycznej. Podobnie jak sprężarka śrubowa, łożysko stosowane w sprężarce pryzmatycznej jest również podzielone na dwa typy: łożysko toczące i przesuwane. W sprężarce pryzmatycznej niezarejestrowanej jest zwykle stosowana łożyska toczenia. . Ponieważ jednak profile wirnika męskiego i żeńskiego sprężarki pryzmatycznej są prostymi powierzchniami flanki, podczas obrotu nie generowana jest siła osiowa, tak że można wybrać tylko średnicę przekładni ostrogi oraz ciśnienie osiowe i ciśnienie wydechowe. Łożysko promieniowe Xiangli zmniejsza liczbę łożysk w porównaniu ze sprężarkami śrubowymi; A ponieważ prędkość sprężarki pryzmatu jest niższa, można ją zastąpić łożyskami domowymi zamiast importowanych łożysk. Łożyska zastępują łożyska precyzyjne.

Prototyp testowy tego artykułu wykorzystuje tylko 4 łożyska kontaktowego kątowego kątowego o klasy P5.

3.3 Zasada wyboru uszczelki wału sprężarki pryzmatu wału jest podobna do kompresora śrubowego. W przypadku sprężarek pryzmatycznych wolnych od oleju dostępne są grafitowe uszczelki pierścieniowe, uszczelki wału labiryntowego lub mechaniczne uszczelki wału; W przypadku sprężarek pryzmatowych oleju można zastosować pewne ciśnienie między odcinkiem ciała wirnika a łożyskami uszczelniany olej uszczelniający. W odcinku wału zewnętrznego wirnika można zastosować proste uszczelnienie warg do uszczelnienia lub można zastosować uszczelnienie mechaniczne w lewej oleju. Ponadto w przypadku sprężarki pryzmatycznej uszczelka wału można wybrać bez rozróżniania końca spożycia od końca wydechu.

Prototyp testowy tego artykułu projektuje uszczelkę oleju uszczelki między sekcją korpusu wirnika a łożyskiem, a uszczelnienie uszczelnienia wargi stosuje się w zewnętrznym odcinku wału wirnika.

3.4 Synchroniczne koła zębate, ponieważ liczba zębów siatków na wirnikowi sprężarki pryzmatycznej jest niewielka, zarówno sprężarka odrzutowa oleju, jak i sprężarka pryzmatowa oilless musi również zdawać sobie sprawę z synchronicznego obrotu grupy wirnika przez zębowy bieg, dzięki czemu przekładnie synchroniczne jest pryzmat. Główne elementy sprężarki pręta.

Podobnie jak inne maszyny kompresyjne z synchronicznymi mechanizmami przekładni, w celu zapewnienia dokładności siatki wirnika, poziom dokładności zębowego przekładni sprężarki pryzmatycznej ma również wyższe wymagania i musi być powyżej 6. Ponadto, aby zapobiec przemieszczeniu osiowym przekładni, prawidłowa zależność siatki wirnika jest zniszczona, a jednocześnie, aby zapewnić instalację i regulację podczas montażu, koła zsynchroniczne jest bardziej niezawodne z ostrogi bieg. Prototyp testowy tego artykułu jest zaprojektowany z parą przekładni ostrogi, w której koła synchronizujące podłączone do żeńskiego wirnika jest zaprojektowane jako regulowana konstrukcja.

4 Numeryczna symulacja procesu kompresji w celu zbadania, czy prototyp testu kompresora pryzmatycznego ukończony zgodnie z powyższym pomysłem na projekt może zrealizować wewnętrzny proces kompresji, dynamiczna symulacja procesu kompresji jest przeprowadzana przy użyciu oprogramowania do analizy CFD przy użyciu dynamicznego siatki Technologia uproszczonego modelu prototypu testowego.

Pokazano dynamiczne wyniki symulacji numerycznej rozkładu ciśnienia w komorze kompresji prototypu testowego przy różnych prędkościach obrotowych, gdzie Q i rozkład ciśnienia w komorze kompresji wynoszą odpowiednio 1200R/min i 3000r/min, a jednostka ciśnienia jest pa . Patrz na rysunku ciśnienie gazowe w objętości między zębami w procesie kompresji osiągnęło lokalne ciśnienie chwilowe odpowiednio 2,81 MPa Wzrost wraz ze wzrostem prędkości obrotowej. Znacznie wzrósł.

Powyższe wyniki symulacji numerycznej z jednej strony odzwierciedlają, że sprężarka pryzmatyczna może osiągnąć silny proces kompresji wewnętrznej, a z drugiej strony odzwierciedla, że ​​wzrost prędkości obrotowej może poprawić efekt uszczelnienia prędkości, który jest zgodny z rzeczywistym Sytuacja większości urządzeń kompresyjnych typu uszczelnienia szczeliny. .

5 WNIOSEK Biorąc dwustronny symetryczny profil wirnika łuku jako przykład, projektowanie profilu wirnika prototypu testu sprężarki pryzmatycznej i podano wyniki wyprowadzania obustronnego okrągłego okrągłego równania linii linii linii w kształcie łuku oraz pryzmat i pryzmat i pryzmat Wprowadzono kompresję. Metody projektowania i selekcji innych głównych elementów prototypu testu maszyny. Za pomocą oprogramowania do analizy CFD przeprowadzono dynamiczny model procesu kompresji przy użyciu techniki dynamicznej siatki dla uproszczonego modelu prototypu testowego. Wyniki pokazują, że lokalne natychmiastowe ciśnienie jest uzyskiwane w objętości między zębami zaangażowanymi w proces kompresji, potwierdzając sprężarkę pryzmatyczną. Można osiągnąć silny wewnętrzny proces kompresji.