Thiết kế và mô phỏng số của hồ sơ rôto của máy nén Prism

Thiết kế và mô phỏng số của cấu hình rôto của máy nén rôto góc rộng được thực hiện bởi Zhang Zhaohe (Viện Công nghệ Cáp Nhĩ Tân (Weihai, Sơn Đông Weihai 264209) Phương pháp lựa chọn. Phân tích đã được thông qua.

1 Tổng quan về máy nén Pismatic như một máy nén thể tích quay mới với quyền sở hữu trí tuệ độc lập (Số bằng sáng chế phát minh: ZL200610042114.8), so với máy nén vít hiện tại với lợi thế thị trường, nó có xử lý rôto đơn giản và ít bị rò rỉ. .

Máy nén hình lăng trụ có một loạt các ứng dụng và về cơ bản nó được áp dụng cho trường hợp máy nén vít. Việc áp dụng công nghệ máy nén hình lăng trụ trên cơ sở công nghệ công nghiệp hiện có có thể tối đa hóa sự kế thừa của công nghệ máy nén vít hiện có, chẳng hạn như lựa chọn và thiết kế hồ sơ rôto của máy nén lăng kính, cũng như việc sử dụng máy nén lăng kính . Việc lựa chọn và thiết kế vòng bi, con dấu trục, bánh răng đồng bộ và cấu trúc máy có thể sử dụng đầy đủ các thành tựu kỹ thuật của máy nén vít hiện có. Đây là việc thúc đẩy máy nén lăng kính và nguyên tắc làm việc của máy nén lăng kính. Một cấu hình rôto hình vòng cung đối xứng song phương đã được thiết kế và các thành phần chính của nguyên mẫu thử nghiệm được thiết kế. Sau đó, mô phỏng số dựa trên CFD được thực hiện trong quá trình nén.

2 Thiết kế cấu hình rôto Trong máy nén hình lăng trụ, thiết kế cấu hình của rôto là một nhiệm vụ chính trong thiết kế của toàn bộ máy nén hình lăng trụ. Theo luật chia lưới, tỷ lệ của số lượng loại sườn đối diện với các cánh quạt nam và nữ của máy nén hình lăng kính so với số lượng rãnh của loại lõm bằng tỷ lệ của đường kính hoặc bán kính của vòng tròn cao độ Anode và cực âm, và cực dương và cực âm thường được ưa thích. Tỷ lệ của số lượng loại sườn đối mặt với số lượng mặt rãnh là 2/2, 2/3, 3/3, 3/4, v.v., do đó có thể thu được tỷ lệ áp suất cao nhất có thể.

Tương tự như máy nén vít, cấu hình rôto của máy nén hình lăng trụ có cả đường đối xứng và đường không đối xứng, và đường một mặt và loại hai mặt. Đối với máy nén vít, các đường không đối xứng khác nhau được thiết kế để giảm thiểu ảnh hưởng của tam giác rò rỉ đến rò rỉ và tiêu thụ điện của toàn bộ máy, nhưng đối với máy nén lăng kính, vì nó không tồn tại trong cấu trúc, tam giác bị rò rỉ, bị rò rỉ, Vì vậy, một đường đối xứng song phương đơn giản có thể được sử dụng càng nhiều càng tốt, điều này tránh được điểm mạnh và nồng độ ứng suất trên dòng loại rôto, và đảm bảo thiết kế, sản xuất và gỡ lỗi máy nén hình lăng trụ. Trong bài báo này, đường vòng cung tròn đối xứng song phương được lấy làm ví dụ để minh họa quá trình thiết kế của cấu hình rôto của máy nén hình lăng trụ của sơ đồ kết hợp rôto với tỷ lệ số lượng cấu hình là 2/3.

Dòng hồ quang tròn hai đối xứng của rôto cái với loại 3 rãnh được hiển thị, và bán kính của vòng tròn cao độ là RA. Vòng cung tròn đối xứng hai bên của rôto đực với số lượng đường vân là 2 và vòng tròn cao độ được hiển thị. Bán kính là RIT, và số lượng răng đồng bộ được kết nối với các trục rôto dương và âm lần lượt là Zi và Z2. Tỷ lệ bánh răng của các bánh răng ở giữa và các cánh quạt âm dương và các mối quan hệ tương ứng của chúng được thể hiện trong Bảng 1.

AB, EF, HI và LM là trung tâm của cung của sân rôto tương ứng và bán kính của đoạn ARC, bán kính của cung khác với thiết kế của máy nén vít, bất kể ảnh hưởng của tam giác rò rỉ.

Đoạn CD và đoạn K là các đoạn vòng cung tròn của bán kính r, trong đó phần trên của đoạn K vòng cung trên cánh quạt nam được hoàn thành bởi vòng tròn bên ngoài có đường kính 2Rit+2R-A hoặc 2RA+2R. Hiệu ứng cắt, lợi thế của điều này là: (1 có thể tạo thành một con dấu mặt giữa rôto đực và thành khoang bên trong; Q nén có thể kết thúc để thu được khối lượng thanh thải nhỏ hơn; (3 thông qua điều chỉnh kích thước có thể làm cho cơ thể của Rôto nữ và nam đường kính bên trong của các buồng bên trong là bằng nhau, do đó sự phân bố ứng suất và sự phân tán nhiệt của vỏ đồng đều hơn, và việc đúc và xử lý nhà ở cũng được tạo điều kiện.

Bảng 1 Yin và Yang rôto rôto đối xứng hai bên Thành phần hình vòng cung đường cong răng Yin rôto Yang Rotor ARC Cycloidal Point Cycloid Point Point Point ARC Phương trình phân đoạn vòng cung trên rõ ràng là dễ dàng hơn để xác định. Các phân đoạn BC, DE, I và KL là phân đoạn con lắc. Kết quả dẫn xuất của phương trình cycloid là các giá trị của tâm và phạm vi của các giá trị vẫn được xác định bởi mối quan hệ hình học trong biểu đồ theo mối quan hệ chuyển đổi tọa độ và điều kiện phong bì.

Trên cơ sở xác định cấu hình rôto, cấu hình rôto được kéo dài theo hướng trục rôto để tạo thành một cấu hình có rãnh hoặc có gân song song với hướng trục của cánh quạt nữ và nam, do đó hoàn thành nam và nữ cánh quạt. Hình dạng của phần chính là như thể hiện.

Sự khác biệt thiết yếu giữa rôto trong máy nén hình lăng trụ và rôto trong máy nén vít có thể được nhìn thấy từ hình.

Đồng thời, dựa trên việc xác định cấu hình rôto, theo phương trình của đường cong răng của rôto âm và dương Có thể lấy được lỗ xả, răng của cánh quạt âm dương bằng phương pháp phân tích. Diện tích giữa diện tích và phần cuối của nén, chẳng hạn như AM, 42 và 43. Theo chiều dài làm việc hiệu quả của rôto âm và dương vật, thể tích liên hệ V thực sự liên quan đến đột quỵ nén có thể thu được, có thể thu được, có thể thu được nghĩa là, nếu khí nén là lý tưởng cho khí, tỷ lệ áp suất bên trong của máy nén Prism có thể được xấp xỉ, nghĩa là tỷ lệ trong dấu ngoặc đơn là tỷ lệ thể tích bên trong của máy nén Prism và M là chỉ số đa xử lý , có thể được chọn bằng cách tham khảo dữ liệu thực nghiệm của máy nén vít.

Phần tạp chí bên ngoài thân cánh quạt được thiết kế theo phương pháp thiết kế của trục thông thường. Tương tự như nguyên tắc thiết kế rôto của máy nén vít, rôto của máy nén lăng trụ cũng được chia thành một loại tích phân và loại kết hợp. Nó cũng có thể áp dụng một cấu trúc làm mát bên trong hoặc răng niêm phong hoặc xương sườn niêm phong. Ngoài ra, do hai cánh quạt của máy nén lăng kính được xoay bởi các bánh răng đồng bộ -Máy nén vít. Trong bài báo này, vật liệu rôto của nguyên mẫu được làm bằng thép carbon trung bình thông thường.

3 Thiết kế và lựa chọn các thành phần chính khác 3.1 Cơ thể là một trong những thành phần chính của máy nén lăng trụ. Nó là chất mang cho rôto máy nén, ổ trục, niêm phong trục, bánh răng đồng bộ và các thành phần khác. Tương tự như máy nén vít, nó cũng bao gồm phần xi lanh của phần giữa và nắp cuối của cả hai đầu. Vỏ đầu bên có thể được đúc tổng hợp với thân hình trụ theo tình huống thực tế, hoặc có thể được sản xuất riêng.

Do các cổng đầu vào và ống xả của máy nén Prism linh hoạt hơn máy nén vít, các cổng nạp và ống xả có thể được thiết kế để hút xuyên tâm hoặc ống xả, hoặc có thể được thiết kế để hút trục và xả. Ngoài ra, hình trụ của máy nén lăng trụ cũng có thể được thiết kế như một cấu trúc tường đơn hoặc cấu trúc tường kép khi cần thiết. Ngoài ra, vật liệu cơ thể của máy nén lăng trụ cũng có thể được chọn từ các vật liệu khác nhau như gang xám thông thường, sắt dẻo, thép đúc, thép hợp kim hoặc thép không gỉ.

Nguyên mẫu thử liên quan đến bài viết này áp dụng một dạng cấu trúc trong đó một lớp phủ và hình trụ được đúc tổng hợp, và các cổng đầu vào và ống xả được thiết kế như một cấu trúc hút xuyên tâm và ống xả, thân xi lanh là cấu trúc tường một lớp, và vật liệu được làm bằng sắt dẻo.

3.2 Vòng bi cũng là một trong những thành phần chính của máy nén lăng trụ. Tương tự như máy nén vít, ổ trục được sử dụng trong máy nén lăng trụ cũng được chia thành hai loại: ổ trục và ổ trục trượt. Trong máy nén hình lăng trụ không quy mô lớn, ổ trục lăn thường được sử dụng. . Tuy nhiên, do các cấu hình cánh quạt nam và nữ của máy nén lăng trụ là bề mặt sườn thẳng, không có lực trục nào được tạo ra trong quá trình quay, do đó chỉ có thể chọn đường kính của bánh răng Spur và lực hút trục và áp suất khí thải. Vòng bi Xiangli làm giảm số lượng vòng bi so với máy nén vít; Và bởi vì tốc độ của máy nén Prism thấp hơn, nó có thể được thay thế bằng vòng bi trong nước thay vì vòng bi nhập khẩu. Vòng bi thay thế vòng bi có độ chính xác cao.

Nguyên mẫu thử nghiệm của bài viết này chỉ sử dụng 4 vòng bi tiếp xúc góc P5 được sản xuất trong nước.

3.3 Nguyên tắc chọn con dấu trục của máy nén Prism của con dấu trục tương tự như máy nén vít. Đối với máy nén lăng kính không có dầu, niêm phong vòng than chì, niêm phong trục mê cung hoặc con dấu trục cơ học có sẵn; Đối với máy nén Prism của Jet Jet, một áp suất nhất định có thể được áp dụng giữa phần cơ thể rôto và vòng bi, dầu niêm phong được niêm phong. Trong phần trục ngoài của rôto, có thể sử dụng một con dấu môi đơn giản để niêm phong hoặc có thể sử dụng con dấu cơ học bôi trơn dầu. Ngoài ra, đối với máy nén hình lăng trụ, con dấu trục có thể được chọn mà không phân biệt giữa đầu vào và đầu xả.

Nguyên mẫu thử nghiệm của bài viết này thiết kế một con dấu dầu con dấu giữa phần thân rôto và ổ trục, và một con dấu môi được sử dụng trong phần trục ngoài của rôto.

3.4 Bánh răng đồng bộ Vì số lượng răng lưới trên rôto của máy nén lăng kính là nhỏ, cả máy nén Prism của Jet Jet và máy nén Prism Oilless phải nhận ra sự xoay vòng đồng bộ của nhóm rôto bằng bánh răng đồng bộ, vì vậy bánh răng đồng bộ cũng là bánh răng đồng bộ một lăng kính. Các thành phần chính của máy nén thanh.

Tương tự như các máy nén khác với các cơ chế bánh răng đồng bộ, để đảm bảo độ chính xác chia lưới của rôto, mức độ chính xác của bánh răng đồng bộ của máy nén hình lăng trụ cũng có yêu cầu cao hơn và phải trên 6 độ chính xác. Ngoài ra, để ngăn chặn sự dịch chuyển trục của bánh răng, mối quan hệ chia lưới chính xác của rôto bị phá hủy, đồng thời, để đảm bảo cài đặt và điều chỉnh trong quá trình lắp ráp, thiết bị đồng bộ đáng tin cậy hơn với bánh răng. Nguyên mẫu thử nghiệm của bài viết này được thiết kế với một cặp bánh răng Spur, trong đó bánh răng đồng bộ kết nối với rôto cái được thiết kế như một cấu trúc có thể điều chỉnh.

4 Mô phỏng bằng số của quá trình nén Để điều tra xem liệu nguyên mẫu thử nghiệm hình lăng trụ được hoàn thành theo ý tưởng thiết kế trên có thể nhận ra quá trình nén bên trong, mô phỏng động của quá trình nén được thực hiện bằng cách sử dụng phần mềm phân tích CFD bằng cách sử dụng lưới động Công nghệ cho mô hình đơn giản hóa của nguyên mẫu thử nghiệm.

Kết quả mô phỏng số động của phân bố áp suất trong buồng nén của nguyên mẫu thử ở các tốc độ quay khác nhau được hiển thị, trong đó Q và phân bố áp suất trong buồng nén lần lượt là 1200R/phút và 3000R/phút và đơn vị áp suất là PA . Xem từ hình áp suất khí trong thể tích giữa các răng liên quan đến quá trình nén đã đạt đến áp suất tức thời cục bộ là 2,81 MPa và 4,23 MPa trước khi giao tiếp với cổng xả ở hai tốc độ quay và áp suất tức thời cục bộ cũng tăng với sự gia tăng của tốc độ quay. Nó đã tăng đáng kể.

Một mặt mô phỏng số trên một mặt phản ánh rằng máy nén lăng kính có thể đạt được quá trình nén bên trong mạnh mẽ và mặt khác, nó phản ánh rằng sự gia tăng tốc độ quay có thể cải thiện hiệu ứng niêm phong tốc độ, phù hợp với thực tế Tình hình của hầu hết các thiết bị nén loại con dấu. .

5 Kết luận Lấy hồ sơ rôto cung đối xứng song phương làm ví dụ, thiết kế cấu hình rôto của nguyên mẫu thử nghiệm máy nén hình lăng kính được hoàn thành và kết quả dẫn xuất của phương trình dòng hình vòng tròn đối xứng hai bên được đưa ra và đưa ra Nén được giới thiệu. Phương pháp thiết kế và lựa chọn cho các thành phần chính khác của nguyên mẫu thử nghiệm máy. Sử dụng phần mềm phân tích CFD, mô hình động của quá trình nén được thực hiện bằng cách sử dụng kỹ thuật lưới động cho mô hình đơn giản hóa của nguyên mẫu thử nghiệm. Kết quả cho thấy áp suất tức thời cục bộ thu được trong thể tích giữa các răng liên quan đến quá trình nén, xác nhận máy nén lăng kính. Một quá trình nén nội bộ mạnh mẽ có thể đạt được.