静止叶片式空气压缩机的研究

论文摘要

叶片式旋转压缩机具有体积小、重量轻、零部件少和动平衡性能好等诸多往复活塞式压缩机所无法比拟的优点,因此非常适合用作于那些对空间、重量以及振动有较高要求的小型空气压缩机。但是,传统叶片式空气压缩机长期存在机械效率低和容积效率不高等缺点,其主要原因是压缩机的主要运动副如叶片与气缸、叶片与端盖、转子与气缸以及转子与端盖之间存在有较大的相对运动速度和接触力,因而产生了较大的摩擦损耗和部件磨损,尤其是上述运动副的配合间隙往往又构成压缩机的内部泄漏通道,并由此产生较大的泄漏损失,故摩擦损耗与泄漏损失是传统叶片式旋转压缩机一直未解决的问题。本文针对传统叶片式空气压缩机存在的不足,提出一种新型静止叶片式空气压缩机,该压缩机具有一个作摆动运动的转子和一个静止不动的叶片,叶片的外端与气缸的内孔壁面密封紧固连接,叶片的两个侧端与端盖密封紧固连接,藉此降低了上述配合副的运动速度,并减少了气体从压缩腔向吸气腔窜逸的通道,故能有效地消除压缩机在这些部件之间的摩擦损耗和泄漏损失。论文介绍了压缩机的结构特点及工作原理,建立了压缩机的数学模型。研究表明：转子的扭摆惯性力矩对滑块与叶片运动副的摩擦及磨损有较大影响,应减小转子的转动惯量以降低滑块与叶片之间的接触力；转子与端盖的轴向间隙对压缩机的容积效率影响十分敏感,应采取轴向密封措施以减少转子轴端间隙处的泄漏量。本文的主要工作可以归纳为以下几个方面：1)首先,完成了静止叶片式空气压缩机的设计研究,包括压缩机的整体结构设计、进气系统设计、排气系统设计、润滑系统设计以及关键零部件的设计,给出了缸体和转子的设计要点及设计实例,讨论了压缩机的工作原理；2)其次,对静止叶片式空气压缩机的运动学及动力学特性进行了理论分忻,建立了压缩机的动力学模型和泄漏模型并进行了计算分析,从理论上讨论了静止叶片式空气压缩机的摩擦行为与内部泄漏规律；3)最后,对静止叶片式空气压缩机进行了实物样机的试验研究,并对不同材质配对的转子和气缸实物样机的试验结果进行了试验分析,提出了减少静止叶片式空气压缩机摩擦损耗和泄漏损失的具体措施。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 旋转压缩机的应用及特点
• 1.2 叶片式旋转压缩机新型机构研究现状
• 1.3 本课题的研究背景与来源
• 第二章 静止叶片式空气压缩机的结构及原理
• 2.1 总体结构
• 2.1.1 压缩机的结构特点
• 2.1.2 压缩机的工作原理
• 2.1.3 各大系统简介
• 2.1.3.1 进气系统的设计
• 2.1.3.2 排气系统的设计
• 2.1.3.3 润滑系统的设计
• 2.2 关键零件的设计
• 2.2.1 缸体的设汁要点
• 2.2.2 转子的设计要点
• 第三章 静止叶片式压缩机的运动学与动力学特性分析
• 3.1 运动学分析
• 3.2 转子及滑块受力与摩擦分析
• 3.2.1 转子及滑块的受力分析
• 3.2.2 转子及滑块的摩擦分析
• 第四章 静止叶片式空气压缩机的泄漏模型及计算
• 4.1 确定内部泄漏通道及模型
• 4.1.1 内部泄漏通道
• 4.1.2 内部泄漏模型
• 4.2 内部泄漏量计算及分析
• 第五章 静止叶片式空气压缩机的试验研究
• 5.1 压缩机布局及设计参数
• 5.2 压缩机试验结果及分析
• 第六章 结论
• 参考文献
• 攻读硕士研究生期间的科研成果
• 致谢
• 附录