基于流体仿真的双螺杆压缩机的转子结构优化设计

格式：pdf
大小：873.82 KB
文档页数：8

下载文档原格式

螺杆压缩机现场检修技术

螺杆压缩机现场检修技术摘要：螺杆压缩机结构复杂，现场检修难度高，尤其是间隙的调整，本文通过炼油火炬装置常见LG型火炬气双螺杆压缩机现场检修为例，介绍主要检修质量控制要点、检修操作经验供参考。

关键词：螺杆压缩机间隙调整质量控制点正文：1.简介某炼厂火炬气螺杆压缩机组为4/6组合式，机组型号LG72/0.9,转子型号SRM，转子直径321，其主要结构如下。

压缩机结构图大修建议周期36个月，大修内容含转子、机壳几何精度检查，转子间啮合间隙检查及调整，转子与机壳间隙检查及调整，平衡活塞与平衡活塞套间隙检查，同步齿轮侧间隙及啮合间隙检查，轴瓦间隙检查，密封检查等。

2检修2.1检修步骤检修前准备工作→拆除联轴器→拆除齿轮箱端盖→拆除平衡活塞→拆除同步齿轮→拆除非驱动端轴承→拆除非驱动端机封→拆除阳转子上联轴器对轮→除驱动端轴承箱端盖→拆除推力轴承及推力盘（主推）→拆除推力-径向一体轴承→拆除驱动端机封→机壳垂直放置→ 吊出转子→检查及清洗→零部件更换→回装（顺序与拆相反）及间隙调整→机封试漏→现场回装、联轴器对中、附属管线恢复→油运、试车。

2.2主要部件检修级处理方法2.2.1同步齿轮检修同步齿轮由大、小两个齿轮组成。

大齿轮是组合可调的，小齿轮是单个整体的。

大齿轮安装在阴转子上，小齿轮安装在阳转子上。

同步齿轮拆卸前看好啮合位置并做好标记，不做啮合间隙调整时大齿轮一般不往下继续分解。

为保证齿轮平稳工作及寿命，同步齿轮啮合应良好，接触面沿尺高方向＞50%，沿齿宽方向＞70%，着色检查。

为保证螺杆平稳工作，同步齿轮啮合间隙不得大于螺杆啮合间隙的1/4，齿轮啮合间隙由压钳丝法或塞尺方法测量。

同步齿轮采用热装，加热温度不宜超过150°C。

2.2.2止推瓦处理止推板式瓦面需要与止推盘进行配磨，需要开具进油锲，工作面最好挑花处理：1.使用刮刀在每一瓣止推轴承上开取1/3的油槽，形成进油锲型区域，其余2/3处制作储油花印，花印与花印间不能断开，留过油通道。

螺杆式压缩机讲解

压缩机
2．类型
压缩机
(1)无油(干式)螺杆式压缩机
螺杆之间并不直接接触，相互之间存在着一定的间隙，通过一对螺杆的高速旋转而达到密封气体、提高气体压力的目的。利用同步齿轮来传递运动、传输动力，并确保螺杆间的间隙及其分配。
(2) 喷油螺杆式压缩机
喷入机体的大量的润滑油起着润滑、密封、冷却和降低噪音的作用。喷油螺杆式压缩机中不设同步齿轮，一对螺杆就象一对齿轮一样，由阳螺杆直接拖动阴螺杆转动；同时，由于油膜的密封作用，取代了轴封。所以，喷油螺杆式压缩机的结构更为简单。
3、其他齿形
压缩机
四、螺杆式压缩机的计算
1．排气量的计算螺杆式压缩机的实际排气量可表示为：
Q0 z1 f1 iz 2 f 2 Lncv
式中 zl、z2—阳螺杆、阴螺杆齿(槽)数； f1、f2—阳螺杆、阴螺杆齿间面积； i—齿(槽)数比； L—螺杆长度； n—转速；
Cψ—扭角系数；
螺杆继续回转。在阴螺杆、阳螺杆齿间容积彼此连通之前，阳螺杆齿间容积中的气体受阴螺杆齿的进入先行压缩。经某一转角后，阴螺杆、阳螺杆齿间容积连通，通常将此连通的阴螺杆、阳螺杆呈“V”字形的齿间容积称作齿间容积对，齿间容积对，因齿的互相挤入，其容积值逐渐减小，实现气体的压缩过程，直到该齿间容积对与排气孔口相连通时为止。
二、啮合线与接触线
螺杆压缩机的一对齿间容积，在压缩过程与排气过程中都不应与相邻的低压区相通，因此一对齿形在端面上的啮合线也应是封闭的，图 (a)。同时一对啮合的螺杆接触线也应连续，图 (b) 。接触线包括齿形的啮合部分与齿顶和齿根的接触部分，接触线长度以短为佳，但制造公差使两螺杆啮合面之间不可避免地存在间隙，后者乘以接触线长度便是泄漏面积，接触线长便意味着泄漏面积大。同时接触线长度与齿形有关。

《过程流体机械第二版》思考题答案_完整版

《过程流体机械》思考题参考解答2 容积式压缩机☆思考题2.1 往复压缩机的理论循环与实际循环的差异是什么？☆思考题2.2 写出容积系数λV 的表达式，并解释各字母的意义。

容积系数λV （最重要系数）λV ＝1－α（n1ε－1）＝1－⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-⎪⎪⎭⎫⎝⎛110ns d S p p V V （2-12）式中：α ——相对余隙容积，α ＝V 0（余隙容积）/ V s （行程容积）；α ＝0.07～0.12（低压），0.09～0.14（中压），0.11～0.16（高压），＞0.2(超高压)。

ε ——名义压力比（进排气管口可测点参数），ε ＝p d / p s ＝p 2 / p 1 ，一般单级ε ＝3～4；n ——膨胀过程指数，一般n ≤m （压缩过程指数）。

☆思考题2.3 比较飞溅润滑与压力润滑的优缺点。

飞溅润滑（曲轴或油环甩油飞溅至缸壁和润滑表面），结构简单，耗油量不稳定，供油量难控制，用于小型单作用压缩机；压力润滑（注油器注油润滑气缸，油泵强制输送润滑运动部件），结构复杂（增加油泵、动力、冷却、过滤、控制和显示报警等整套供油系统油站），可控制气缸注油量和注油点以及运动部件压力润滑油压力和润滑油量，适用大中型固定式动力或工艺压缩机，注意润滑油压和润滑油量的设定和设计计算。

☆思考题2.4 多级压缩的好处是什么？多级压缩优点：①.节省功耗（有冷却压缩机的多级压缩过程接近等温过程）；②.降低排气温度（单级压力比小）；③.增加容积流量（排气量，吸气量）（单级压力比ε降低，一级容积系数λV 提高）；④.降低活塞力（单级活塞面积减少，活塞表面压力降低）。

缺点：需要冷却设备（否则无法省功）、结构复杂（增加气缸和传动部件以及级间连接管道等）。

☆思考题2.5 分析活塞环的密封原理。

活塞环原理：阻塞和节流作用，密封面为活塞环外环面和侧端面（内环面受压预紧）；关键技术：材料（耐磨、强度）、环数量（密封要求）、形状（尺寸、切口）、加工质量等。

压缩机结构原理ppt课件

干气密封具有如下优点： 1）密封无磨损，使用寿命长、运行稳定可靠； 2）密封功率消耗小，仅为接触式机械密封的5% 左右； 3）与其他非接触式密封相比，干气密封气体泄漏量小，是一种环保型密封； 4）密封辅助系统简单、可靠，不需要密封油系统，因此消除工艺流程中的气体被油污染，使用中也不需要维护。
级中能量损失包括三种：流动损失、漏气损失、轮阻损失级内的流动损失
（1）摩阻损失产生原因：流体的粘性是根本原因。从叶轮进口到出口有流体与壁面接触，就有边界层存在，就将产生摩阻损失。
（2）分离损失
产生原因：通道截面突然变化，速度降低，近壁边界层增厚，引起分离损失。
大小：大于沿程摩阻损失。
第一章：概述
什么是压缩机？用来压缩气体借以提高气体压力的
机械称为压缩机。提升的压力小于 0.2MPa时，称为鼓风机。提升压力小于0.02MPa时称为通风机。
压缩机的分类
按工作原理分类 1．容积式压缩机直接对一可变容积中的气体进
行压缩，使该部分气体容积缩小、压力提高。其特点是压缩机具有容积可周期变化的工作腔。 2．离心式压缩机它首先使气体流动速度提高，即增加气体分子的动能；然后使气流速度有序降低，使动能转化为压力能，与此同时气体容积也相应减小。其特点是压缩机具有驱使气体获得流动速度的叶轮。
二、扩压器气体从叶轮流出时，它具有较高的流动速
度，为了充分利用这部分速度能，常常在叶轮后面设置了流通面积逐渐扩大的扩压器，用以把速度能转化为压力能，以提高气体的压力。扩压器一般有无叶型、叶片型、直壁型扩压器等多种形式。
三、弯道在多级离心式压缩机中，气体欲进入下一
级就必须拐弯，为此要采用弯道。弯道是由机壳和隔板构成的弯环形通道空间。

(完整word版)制冷空调系统建模与仿真

空调压缩机虚拟样机开发中的建模与仿真摘要：该文介绍了建模与仿真技术在开发新型汽车空调旋叶式压缩机虚拟样机中的应用。

该虚拟样机由产品的三维几何模型、动力学模型和反映其工作过程(热力学、流体力学、传热传质等过程）的动态数学模型为基础，利用虚拟样机对压缩机性能进行了仿真研究和优化.关键词：虚拟样机；制冷压缩机;计算机仿真1引言随着计算机技术的飞速发展,压缩机的设计与研究已经从传统的经验或半经验方法逐步转向虚拟样机开发这一先进有效的手段。

虚拟样机是一种基于建模与仿真的设计,包括几何形状、传动的联接关系、物理特性和动力学特性的建模与仿真。

本文利用建模与仿真技术开发了一个汽车空调用旋叶式压缩机的虚拟样机，它具有与真实压缩机一致的内在和外观特性，即模拟了其运动学、动力学和工作过程(热力学、流体力学、传热传质)的性能。

该虚拟样机已在产品和实际开发和制造中发挥了重要的理论指导作用。

2旋叶式制冷压缩机简介新型旋叶式压缩机由于其对汽车空调良好的适应性，目前在国内外得到了大力发展。

这种压缩机结构设计巧妙，结构紧凑，每个工作基元在一转当中有两次吸排气，转子运动平稳，整机的振动小、噪声低。

在日本和美国的一些压缩机制造公司已进行大批量生产.在国内，旋叶式压缩机还处于引进、消化和设计开发阶段。

图1为旋叶式（又称滑片式）压缩机的结构示意图，该压缩机的结构特点为：1)缸内壁型线为多段复杂型线光滑连接而成，转子与气缸同心放置，无偏心。

2)转子和气缸短轴处的密封圆弧段将气缸分成两个压缩腔，两组吸、排气口相错180°布置，使作用在转子上的径向气体力基本平衡，卸除了轴承的径向负荷。

3)为改善叶片运动,叶片斜置。

4)转子与气缸同心，这给机器的制造和安装带来了极大的便利。

5)采用压力供油，以起到润滑和密封作用。

1—排气阀2—转子3—气缸4—滑片5-吸气口图1 压缩机结构简图［1]旋叶式压缩机主要用于小型气体压缩装置和汽车空调系统中，另外还在机舱、军用车辆及民用住宅等空气制冷空调系统中有所应用。

空压机双级压缩机原理

空压机双级压缩机原理1.引言1.1 概述空压机双级压缩机是一种常见的压缩机类型，它采用了双级压缩的原理来提高压缩机的效率和性能。

在传统的单级压缩机中，压缩机在一级过程中将压缩空气从大气中提升到一定的压力，然后将其传输到二级过程中进一步提升压力。

而双级压缩机则通过在两个压缩级中进行连续压缩，将空气的压力提升到更高的水平。

双级压缩机的工作原理基于热力学原理和流体力学原理。

在第一级压缩过程中，空气从大气中进入压缩机，通过旋转的叶轮或螺杆等装置，被压缩并进一步提高了压力。

随后，经过第一级的压缩之后的高温高压气体被输送到第二级压缩过程中。

在第二级压缩过程中，气体再次被压缩，同时温度也进一步上升。

最终，经过双级压缩的空气被释放到压缩机的出口。

双级压缩机相较于单级压缩机具有一些显著的优势。

首先，双级压缩机能够将压缩机的效率提高到更高的水平。

在单级压缩机中，气体在一次过程中被压缩到更高的压力时，会因为温度上升而减少气体的密度，降低了压缩机的容积效率。

而双级压缩机通过将压缩过程分为两个级别来减小每个级别的冷却负荷，从而提高了气体的密度和压缩机的容积效率。

此外，双级压缩机还能够提供更高的最终压力。

由于气体在两个级别中被连续压缩，双级压缩机能够将压力提升到更高的水平，满足一些特殊领域的需求。

因此，双级压缩机在许多需要高压空气的应用领域具有广泛的应用，如工业制造、医疗设备、食品加工等。

综上所述，空压机双级压缩机通过连续的双级压缩过程，在提高压缩机效率和性能方面具有明显的优势。

它的工作原理基于热力学和流体力学原理，能够将压缩气体的压力、密度和温度提升到更高的水平，满足各种特殊领域的需求。

在未来的发展中，双级压缩机将继续发挥重要作用，并在各个行业中得到更广泛的应用。

1.2文章结构1.2 文章结构本文将会从以下几个方面对空压机双级压缩机的原理进行详细介绍:1.2.1 双级压缩机的基本原理在这一部分，将会详细解释双级压缩机的工作原理。

螺杆压缩机SRC-S

5
10
15
SRC-S系列典型应用
干式蒸发器水冷冷水机组带热回收的冷水机组水源热泵风冷冷水机组热回收风冷冷水机组风冷冷热水机组
Vi2.6
冷冻油具有以下作用: 相邻螺杆压缩腔间的密封轴承的润滑能量控制滑阀的驱动压缩机的冷却
冷冻油的管理
v&oil = k ⋅ (pdis − psuc )
有级容量调节 (“L4”)
Lonigo- VI CENZA - ITALY
SRC-S-XX5
SRC-S-XX3
！注意：容调电磁阀均为常闭型
滑阀运动
容量调节
最小容量 75%容量时
有级容量调节 (“L4”)
50%容量时 100%容量时
SRC-S-XX3L4/LZ
有级容量调节(“L4”) SRC-S-XX5
A2
m a x discha rge
te m pe ra ture: 110癈
A1
75%
50%
m in%
A4 A3
m in p re ssure diffe re nce
-20
-15
-10
-5
0
evaporating tempe rature [癈 ]
pa rtia l loa d w o rking lim its
需要针对具体的使用工况进行优化
如果排气压力与冷凝压力不一致，将导致额外的功率消耗 (如欠压缩和过压缩过程)和噪音的增加
内容积比
ηiso with Vi control
Vi=2.2
0.7
Vi=2.6
Vi control
0.55
η iso
0.4
2

双螺杆泵螺杆型线设计及分析

双螺杆泵螺杆型线设计及分析费志强;梁会珍;郭兰超【摘要】选择长幅外摆线和长幅内摆线的组合曲线作为双螺杆泵螺杆齿形型线,基于包络线法得到了螺杆的共轭齿形型线.纠正了以前型线方程中的错误,提出了更正后的型线方程.对其共轭型线及其接触线、啮合线进行了分析,得出了新的结论.两螺杆啮合线不封闭,接触线不连续,不能形成密封的工作基元.【期刊名称】《南方农机》【年(卷),期】2018(049)006【总页数】3页(P88-90)【关键词】螺杆;长幅摆线;共轭型线;啮合线;接触线【作者】费志强;梁会珍;郭兰超【作者单位】山东科技大学机械电子工程学院,山东青岛266290;山东科技大学机械电子工程学院,山东青岛266290;山东科技大学机械电子工程学院,山东青岛266290【正文语种】中文【中图分类】TH3271 主动螺杆齿形型线组成及方程双螺杆泵的核心部件是一对相互啮合的螺杆转子。

转子型线的设计直接影响到泵的性能。

因此，双螺杆泵转子型线的研究是双螺杆泵整机性能研究的基础，也是优化型线设计、提高整机性能的关键[1]。

采用长幅外摆线和长幅内摆线的组合曲线作为主动螺杆齿形型线。

如图1、图2所示，图中曲线分别为长幅外摆线和长幅内摆线。

图1：以节圆为导圆，以半径为r 的圆为滚圆，摆径为b（b＞r），滚圆绕导圆顺时针方向作纯滚动，形成长幅外摆线。

图2：以节圆为导圆，以半径为r的圆为滚圆，摆径为b（b＞r），滚圆绕导圆逆时针方向作纯滚动，形成长幅内摆线。

图1 长幅外摆线图2 长幅内摆线——作者简介：费志强（1992-），男，山东日照人，硕士，研究方向：双螺杆泵优化设计。

从图1、图2坐标系中可以得到长幅外摆线和长幅内摆线方程分别为式中：t表示滚圆相对于节圆的转角采用长幅外摆线位于节圆与齿顶圆之间的部分和长幅内摆线位于节圆与齿根圆之间的部分，两段曲线连接作为主动螺杆齿形型线，并对其进行旋转，使曲线连接处位于y轴正半轴上，以便于对主动螺杆齿形型线进行建模，如图3所示。

螺杆式空气压缩机使用说明书(中文)

螺杆空压机专用油，是根据螺杆机的工作原理而特配的空压机专用油，所以为了保证空压机的正常使用，选用螺杆空压机专用油。
注意：客户因使用其他品牌的油而引起的问题，本公司不承担任何责任。
4.2.1电动机轴承用油
空压机的电动机轴承用油推荐使用Shell Alvania RL 3 油脂。
注意：不正确的安装导致保质期失效
2、避免管路中的冷凝水沿管路流至工作机器或气动元件中，应在其前端设置气水分离装置及排污装置。主管路配管时，管路须有1~2度的倾斜度，以利管路中的凝冷水排出。
3、压缩机出口处，应安装单向阀、截止阀，其后应有压力取样口、维护用的截止阀，以便接软管、保养工作用。
4、由于空压机底座有防震垫，没有固定的支撑，所有的外部管路都必须有自己的独立支撑。管路安装要考虑停机时，不要使冷凝水回流进空压机。（连接空压机的管路不得高于空压机的出气口）
2、空压机都不能露天工作，除非提供专门的露天保持装置。
3、如果空压机渗漏，请不要开机，应与客户服务部联系。
提示：当空压机运转的时候应先把隔声置安装好
3.0
螺杆式空压机的螺杆转子是按国际标准制造，采用不对称线型设计，保证使用都以最小的能耗而获得最多的压缩空气。
空压机采用模块化设计，螺杆转子、油气分离筒、冷却器、电机都安装在一个框架内，隔声罩通过橡胶材料隔音。
全自动水冷系统为大型空压机提供更高效的换热能力（水冷式）
隔音材料包装使噪音衰减到最小程度
故障诊断系统、控制面板操作方便
门板可拆卸，设备维护、保养便捷
电子微处理使温度、压力等参数得到严密监控
采用仪表显示自控（标准型）与PLC液晶显示自控（智能型），两种电器自动控制形式，都具有各种监控保护功能
实现全自动无人操作，智能化运行，及实现远程控制和联动控制

论文阶段性小结

毕业论文阶段性小结第一阶段：时间飞快，转眼开题已经有两个月了，在开题之前为了能够更好的了解和深入研究课题，对课题所涉及的内容进行了文献检索、学习和记录。

除此之外，开始学习之前没有接触过的C语言，为能够运用程序实现双螺杆压缩机的转子型线的设计和改进做准备。

以下是我第一阶段的主要工作内容：（1）C++的MFC模块学习。

双螺杆压缩机的转子型线的质量直接决定着整个压缩机的性能，而传统的设计转子型线的方法很复杂，计算量大，容易出错。

在对转子型线进行改进时，需要不断的尝试修改型线的参数，这样会产生大量的重复性的劳动，这些问题使得压缩机转子型线的优化变得困难又耗时。

计算机能够快速的完成大量的计算任务，所以希望通过自己编写一个程序，在对转子型线进行设计和改进的时候减少计算量，增加设计出一条优秀的转子型线的可能性。

基于这样的想法本阶段重点先学习了C语言，对C语言有了基础性的掌握。

为了让软件有更好的可操作性，选择了C++的MFC模块进行编写，这对于我来说又是一个完全新的东西，目前还在进一步的学习中，与此同时结合本课题的需要对MFC模块进行有针对性的加强学习。

（2）双螺杆压缩机转子型线的算法研究国内外现有的转子型线如，对称圆弧型线中的原始对称圆弧型线，这种型线比较简单直接采用圆弧作为转子型线，转子啮合时没有密封容积，型线的算法简单。

对不对称型线中的原始不对称型线、单边不对称摆线-销齿圆弧型线、Atlas-X型线、SRM-A型线等进行生成算法的研究、推导。

接下来要对近年来快速发展起来的新的高效型线如GHH型线、复盛型线、SRM-D型线及日立型线进行研究。

从转子型线的发展来看，转子型线的组成曲线形式由简单到复杂。

自由曲线理论快速的发展，出现了性能更好的自由曲线，所以近些年来快速发展起来的新的高效型线大都采用了更加高级的曲线作为转子型线的组成曲线。

但自由曲线的最新成果没有完全的应用在转子型线的设计和优化上，怎样运用更好的曲线来设计出一条性能优良的型线的算法还没有找到，这也是课题的重点。

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

关键词
圆弧包络线，三维建模，流体仿真分析，转子型线
1. 引言
转子是双螺杆压缩机的核心，是本文主要的研究对象，也是压缩机设计和建模的重点与难点。阳螺杆的优化设计首先要根据转子的型线来进行研究。目前有比较优秀的压缩机螺杆转子型线 SIGMA 型线、 ECOSCREW 型线复盛型线 SRM-D 型线、χ-II 型线 JLB 型线等，这些主要采用圆弧、椭圆等及其包络线光滑连接而成，它们都被一些外国的螺杆压缩机公司所掌握[1]。近几十年来我国相继引进了大、小多套螺杆压缩机系统，在一些系统上，如丁二烯抽提装置、苯乙烯装置、火炬气回收系统、低温制冷系统等都相应地选用了一些国外专业生产厂家，如英国的豪顿 (HowDNE)、日本的神钢(KOBESTELL)、德国的戈哈哈(GHH)、美国的 A-C 公司生产的螺杆压缩机组，这些机组的设计、制造技术代表了目前世界上螺杆式压缩机的先进水平，而我们对这些机组的认识也走过了相当一段路程[2] [3]，在设备选型、使用、检修上都曾出现过各种失误，原因就是我们对其原理、结构、特性等存在着认识上的不足。我国在转子的型线设计上的整体水平也相对落后。“单边不对称摆线– 销齿圆弧型线”，是我国的国标型线[4]-[7]。在采用类似于外国的一些型线技术时，虽然有消化吸收后推导出新的型线，但是在综合性能方面我国与外国还是存在着比较大的差距。经过人们多年对螺杆转子的理论分析和试验研究，通过不断的总结，可以定义出如下的螺杆转子型线的初步设计原则，在设计的初期，应尽量满足以下要求和条件[8] [9]： (1) 压缩机螺杆转子存在一对阴阳转子，为了得到型线的啮合要求，则其转子型线上的组成齿曲线要是共轭曲线，且满足啮合定律。即型线任何位置的接触点的共法线一定通过节点。 (2) 转子之间的接触线长度应较短并且连续。连续的接触线意味着转子间没有间隙，而为了减少压缩气体的泄漏，减少间隙，转子型线的接触线应保持连续。但是在实际情况中，不可能出现这种情况，因为如果没有间隙，转子在运动时会发生干涉，为了防止这种干涉，转子间一定会有间隙。这个间隙带对应着理论上的接触线，为了减少间隙带上气体的泄漏，接触线长度应该尽量缩短。 (3) 在转子型线生成完成后，会出现一个泄漏三角形，这个泄漏三角形会导致气体的泄漏，使得压缩机的性能受到影响，所以要尽量使设计得到的转子型线上的泄漏三角形的面积尽量小。
2. 圆弧包络线的相关方程的推导
包络半径为 r，摆点半径为 B，即包络圆弧的圆心为 ( − B sin φ0 , B cos φ0 ) ，发生圆的发生圆的转动角度为 φP [12]-[14]。圆弧的包络线的啮合线是 abc，不论 φP 角度如何，圆半径 r 都需要经过节点 e。因此圆弧包络线的啮合方程式为：
153
基于流体仿真的双螺杆压缩机的转子结构优化设计
(4) 应使的压缩机吸气端口处的封闭容积尽量小。由于封闭容积的存在，影响着螺杆压缩机的一些性能，如增加了功耗、增大了噪声等。所以在设计转子型线时，就应当把如何减小封闭容积考虑在内。 (5) 另一个型线要素齿间面积在设计转子型线时，应考虑将其尽量的增大。在压缩机的工作过程中，压缩的气体都存在于齿间面积中，其大小能够反映出压缩机的工作效率，同时齿间面积越大，其压缩的气体也就越多，这样的话泄漏的气体对整个压缩过程来说影响将减小[1于流体仿真的双螺杆压缩机的转子结构优化设计
Figure 1. Envelope of short arc 图 1. 短圆弧包络线
Figure 2. Envelope of long arc 图 2. 长圆弧包络线
3. 双螺杆压缩机流场模型的建立
阴阳转子相互配合，由阳转子带动阴转子转动。设计出转子端面的型线后，分别结合螺旋角、轴径等的相关参数建立出螺杆的三维模型，将端面型线以旋转中心为轴线沿着螺旋扫掠，即得到了螺杆转子的三维模型，改进后的螺杆实体模型如图 3 所示，参数如表 1 所示。利用布尔运算建立双螺杆压缩机的流场模型，其中包括出气口流场、压缩机螺杆腔流场和排气口流场，如图 3(a)~图 3(f)所示。利用三维软件将其装配，得到双螺杆压缩机三维流场模型，如图 3(e)所示。
155
基于流体仿真的双螺杆压缩机的转子结构优化设计
再将三维模型以 parasolid 文件导出，得到可以让 Gambit 处理的文件。利用前处理 Gambit 软件对其进行前处理。分别将三个流场的相应接触面定义为 interface，来实现各部分流场之间的连通。然后对其进行网格划分。划分结果如图 3(f)所示。三个流场区域的网格单元数量及网格划分方法如表 2 所示[15]-[17]。
4. 双螺杆压缩机流体动力学分析
用专业流体分析软件 Fluent 对双螺杆压缩机内部流场进行数值仿真分析，转子工作转速为 3000 r/min，并对其他相关参数进行设置。设计出的圆弧包络线双螺杆压缩机转子型线与边不对称摆线－销齿圆弧式双螺杆压缩机转子型线与新型线的流场压强分布规律如图 4 所示。综合上面的 4(a)~4(d)几张图片分析和表 3 比较结果来看，在同等仿真环境和参数设置中改进后的型
= φm arccos R2 + B2 − r 2 H1
(4) (5)
(
) ( 2R B )
H1
(6)
螺杆 II 的圆弧包络线 a2 b2 c2 的方程是从啮合线方程旋转回 φP 角度，表示在坐标系 X 2 0Y2 上的方程为：
′ − B sin ′ ′) = X A sin φP 2 (φ0 + φP ) + φP + r sin ( t − φP
Abstract
The level of designing the twin-screw compress or rotor profile in our country is relatively backward compared to foreign countries. The rotor is an important part of the screw compressor. This paper presents the new ideas based on arc-envelope to design the screw rotor. Taking the unilateral asymmetric cycloid-pins arc tooth profile as the research object, it designed a new type of rotor profile and built screw rotors with arc envelope tooth profile. It founded flow field simulation model of the original, and new twin-screw compressor rotor profile adopted the 3D software, simulated the distribution of its pressure and flow rate at operating speed with the software of Fluent. It predicted the rational of simulation results on the new designed rotor profile and provided a reference for the improvement of the new male and female twin-screw compressor rotors until getting the excellent performance rotors.
Email: 632262341@ 收稿日期：2014年9月19日；修回日期：2014年10月16日；录用日期：2014年10月24日
摘
要
我国国内的双螺杆压缩机型线设计水平相对于国外比较落后，转子型线是压缩机的重要零件，本文提出设计以新型圆弧包络线为基础的螺杆转子的新思路，以单边不对称摆线-销齿圆弧型线为研究对象，开发设计了新型转子型线。应用圆弧包络线构建了螺杆转子的齿廓线；利用三维软件建立了双螺杆压缩机原型线与新型线流场仿真模型，运用Fluent软件模拟了其在工作转速下压强与流速的分布规律。由仿真结果对新型线设计的合理性进行了预判，并为新型线的改进优化直至获得性能优良的双螺杆压缩机阴阳转子提供了参考依据。
′ dR 2 ，因此其气压扭矩为：从上面推导过程可看到圆弧包络线的齿形断面积与啮合线面积之差为 1 2 ∫ φP
M = S ( P2 − P 1) 4 ′ dR ∫ φP
2
(10)
2 2 式中： ( P2 − P = X2 + Y22 ，经推导得： 1 ) 为压差，S 为螺杆的长度， R
R 2 = A2 + B 2 + r 2 + 2 B cos ( t + φP ) − 2 AB cos φP − 2 Ar cos t
Mechanical Engineering and Technology 机械工程与技术, 2014, 3, 152-159 Published Online December 2014 in Hans. /journal/met /10.12677/met.2014.34020
(3)
螺杆 I 的圆弧包络线 a1b1c1 的方程是从啮合线方程旋转回 φP 角度，表示在坐标系 X 1 0Y1 上的方程为：
= X r sin 1 t + (φ0 + φP ) Y1 = B + r cos t + (φ0 + φP )
显然，上面参数方程是一圆弧形。转角 φP 从 0 变化到 φm ，其中：
Keywords
Arc Envelope, Three-Dimensional Modeling, Fluid Simulation Analysis, Rotor Profile