滑片式压缩机
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13.1 滑片压缩机工作原理及特点 13.2 滑片压缩机排气量的计算 13.3 滑片运动分析 13.4 滑片受力分析 13.5 滑片压缩机的问题
13.2滑片压缩机排气量的计算
基元容积的计算
∫ ( ) Aϕ
1 ϕ+β 2 ρ 2dϕ − 1 R − e 2 β
2 ϕ−β 2
2
Aϕ
R2ε (2sin β cosϕ + 1 ε sin β cos 2ϕ − 1 εβ + β )
优点：结构简单、加工容易、维修方便、几乎完全平衡、无振动 缺点：大机械摩擦、滑片寿命低、内泄漏、效率低
4
13.1滑片压缩机工作原理及特点
吸气过程
膨胀结束 开始吸气
5
13.1滑片压缩机工作原理及特点
吸气结束 开始压缩
吸气过程
6
13.1滑片压缩机工作原理及特点
压缩结束 开始排气
排气过程
7
13.1滑片压缩机工作原理及特点
压缩机原理
滑片压缩机
本章内容
13.1 滑片压缩机工作原理及特点 13.2 滑片压缩机排气量的计算 13.3 滑片运动分析 13.4 滑片受力分析 13.5 滑片压缩机的问题
13.1滑片压缩机工作原理及特点
• 滑片压缩机（rotary vane compressor）
气缸 滑片
转子
3
13.1滑片压缩机工作原理及特点
∂z
12
本章内容
13.1 滑片压缩机工作原理及特点 13.2 滑片压缩机排气量的计算 13.3 滑片运动分析 13.4 滑片受力分析 13.5 滑片压缩机的问题
13.3滑片运动分析
运动的组合
滑片相对气缸的运动（牵连运动） ωe 滑片相对转子的运动（相对运动） ωr
ω= ωe + ωr
滑片顶端A的运动
ω Ae
=ω R(1 +
ε
cosϕ
−
1 2
ε
2
sin 2
ϕ)
ω=Ar
d=ρ
dt
Rω(ε sinϕ + ε 2 sin 2ϕ)
2
= ωA ωAe + ωAr
方向：垂直于气缸半径OA
14
13.3滑片运动分析
滑片质心C的运动
ω=C ωCe + ωCr
= ωCe
ω= O1B
ω
ρ
−
h 2
ωCe
=ω
R(1
2
sin
β
−
1 2
εβ
+
β
−α
1 +
cos
β
2
R2ln
面积利用系数——气缸面积的有效利用程度
=c
zε
2 sin
β
2
+
1 2
εLeabharlann sinβ−
1 2
εβ
+
β
−α
1 +
cos
β
2
=c
zε
2
sin
π
z
+
1ε
2
sin
2π
z
−
επ
z
+
2π
z
−
α
1 +
cos π
z
11
13.2滑片压缩机排气量的计算
∂c > 0 面积利用系数c是ε 的单调函数，且大于0，
2
2
2
= Amax
R2ε (2sin β + 1 ε sin β − 1 εβ + β )
22
2
滑片所占面积
= As s(ρ − r)
= As,max
R2εα
1 +
cos
β
2
10
13.2滑片压缩机排气量的计算
理论排气量
= Vt ( Amax − As,max )lzn
Vt
zε
2
sin
β
2
+
1ε
2、转子侧面和端盖之间的间隙泄漏；
3、滑片侧面和端盖之间的间隙泄漏； 4、滑片槽和端盖之间的间隙泄漏；
20
13.4滑片压缩机的问题
V
V2
Vm −V0
Vm
V1
ϕ1
V3
V4
滑片压缩机的问题
ϕ2
ϕ3
ϕ4
V0
ϕ (V0 = 0)
ϕ
V0—基元容积所能达到的最小容积。由于这一容积的存在，基 元容积内气体不能全部被排出。余留的高压气体将从排气孔 口移向吸气孔口或泄漏至压缩机外面。V0又称为穿通容积。 Vm—基元容积所能达到的最大容积
8
本章内容
∂ε
故 ε 增加，面积利用系数总是增加的。
∂c < 0 面积利用系数c是σ 的单调函数，且小于0，
∂σ
故σ 增加，面积利用系数总是减小的。
z面积利用系数c的影响比较复杂。 滑片数较少时，∂c > 0，即滑片数量增加，c增加
∂z
滑片数较多时，∂c < 0，即滑片数量增加，c降低
∂z
∂c ≈ 0 时，c最大，此时z称为最佳滑片数
lv ) 2
Fnb = Fnm − Fp − Fmk + Fme sin(ϕ) − Fg sin(ϕ)
18
本章内容
13.1 滑片压缩机工作原理及特点 13.2 滑片压缩机排气量的计算 13.3 滑片运动分析 13.4 滑片受力分析 13.5 滑片压缩机的问题
13.4滑片压缩机的问题
泄漏
1、密封圆弧处的泄漏；
2
2
F
× tv − F
× tv + F × lv
4 ptl
4 pth
p2
17
13.4滑片受力分析
Fnm
=
Fpt
+
Fmr
+ (Fg
−
Fme ) × cos(ϕ) −
Fs
−
Fbk
×
tv 2
+
Fmk
+
(Fg
hv
−
lv 2
−
µ
×
tv
−
Fme ) × sin(ϕ) ×
hv 2
+
Fp
× (hv
−
13.4滑片受力分析
Fp 为滑片两侧工作腔内气体压差产生的气体力 Fmr 为离心加速度产生的惯性力 Fmk 为科氏加速度产生的惯性力 Fme 为线性加速度产生的惯性力
Fbk 为滑片槽底气体产生的气体力 Ffb 为其接触力产生的摩擦阻力
Fnb 为滑片槽底部与滑片接触产生的接触力 Fnm 为滑片槽边缘与滑片产生的接触力
Ffm 为其接触力产生的摩擦阻力
1
µ
µ
1
µ −1
⋅
F nc
F nm
=
−F pth
−
F ptl
−
F mr
+
F bk
+
F s
+
F me
cos(ϕ )
−
Fg
cos(ϕ )
F p
+
F mk
−
F me
sin(ϕ )
+
Fg
sin(ϕ )
0
h v
2
− lv
−µ×
tv 2
h v
+
µ
×
tv
F nb
• 滑片压缩机分类 • 油滴滑片压缩机：采用钢质滑片，气缸中滴油润滑。
特点：润滑油随工质带走，不分离回收 缺点：滑片与气缸转子间摩擦阻力大，磨损快 • 喷油滑片压缩机：多采用合金铸铁滑片，气缸喷油。 特点：油分离回收，循环使用 缺点：需要独立的润滑油循环系统 • 无油滑片压缩机：石墨及有机材料滑片，自润滑。 特点：无任何润滑油，工质洁净 缺点：仅低压比适用
+
ε
cosϕ
−
1 2
ε
2
sin 2
ϕ)
−
h 2
ω=Cr
ω=Ar
d=ρ
dt
Rω(ε sinϕ + ε 2 sin 2ϕ)
2
= ωC
ωCe + ωCr
方向：滑片槽方向夹角 θ = arctg ωCe
ωCr
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本章内容
13.1 滑片压缩机工作原理及特点 13.2 滑片压缩机排气量的计算 13.3 滑片运动分析 13.4 滑片受力分析 13.5 滑片压缩机的问题
13.2滑片压缩机排气量的计算
基元容积的计算
∫ ( ) Aϕ
1 ϕ+β 2 ρ 2dϕ − 1 R − e 2 β
2 ϕ−β 2
2
Aϕ
R2ε (2sin β cosϕ + 1 ε sin β cos 2ϕ − 1 εβ + β )
优点：结构简单、加工容易、维修方便、几乎完全平衡、无振动 缺点：大机械摩擦、滑片寿命低、内泄漏、效率低
4
13.1滑片压缩机工作原理及特点
吸气过程
膨胀结束 开始吸气
5
13.1滑片压缩机工作原理及特点
吸气结束 开始压缩
吸气过程
6
13.1滑片压缩机工作原理及特点
压缩结束 开始排气
排气过程
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13.1滑片压缩机工作原理及特点
压缩机原理
滑片压缩机
本章内容
13.1 滑片压缩机工作原理及特点 13.2 滑片压缩机排气量的计算 13.3 滑片运动分析 13.4 滑片受力分析 13.5 滑片压缩机的问题
13.1滑片压缩机工作原理及特点
• 滑片压缩机（rotary vane compressor）
气缸 滑片
转子
3
13.1滑片压缩机工作原理及特点
∂z
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本章内容
13.1 滑片压缩机工作原理及特点 13.2 滑片压缩机排气量的计算 13.3 滑片运动分析 13.4 滑片受力分析 13.5 滑片压缩机的问题
13.3滑片运动分析
运动的组合
滑片相对气缸的运动（牵连运动） ωe 滑片相对转子的运动（相对运动） ωr
ω= ωe + ωr
滑片顶端A的运动
ω Ae
=ω R(1 +
ε
cosϕ
−
1 2
ε
2
sin 2
ϕ)
ω=Ar
d=ρ
dt
Rω(ε sinϕ + ε 2 sin 2ϕ)
2
= ωA ωAe + ωAr
方向：垂直于气缸半径OA
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13.3滑片运动分析
滑片质心C的运动
ω=C ωCe + ωCr
= ωCe
ω= O1B
ω
ρ
−
h 2
ωCe
=ω
R(1
2
sin
β
−
1 2
εβ
+
β
−α
1 +
cos
β
2
R2ln
面积利用系数——气缸面积的有效利用程度
=c
zε
2 sin
β
2
+
1 2
εLeabharlann sinβ−
1 2
εβ
+
β
−α
1 +
cos
β
2
=c
zε
2
sin
π
z
+
1ε
2
sin
2π
z
−
επ
z
+
2π
z
−
α
1 +
cos π
z
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13.2滑片压缩机排气量的计算
∂c > 0 面积利用系数c是ε 的单调函数，且大于0，
2
2
2
= Amax
R2ε (2sin β + 1 ε sin β − 1 εβ + β )
22
2
滑片所占面积
= As s(ρ − r)
= As,max
R2εα
1 +
cos
β
2
10
13.2滑片压缩机排气量的计算
理论排气量
= Vt ( Amax − As,max )lzn
Vt
zε
2
sin
β
2
+
1ε
2、转子侧面和端盖之间的间隙泄漏；
3、滑片侧面和端盖之间的间隙泄漏； 4、滑片槽和端盖之间的间隙泄漏；
20
13.4滑片压缩机的问题
V
V2
Vm −V0
Vm
V1
ϕ1
V3
V4
滑片压缩机的问题
ϕ2
ϕ3
ϕ4
V0
ϕ (V0 = 0)
ϕ
V0—基元容积所能达到的最小容积。由于这一容积的存在，基 元容积内气体不能全部被排出。余留的高压气体将从排气孔 口移向吸气孔口或泄漏至压缩机外面。V0又称为穿通容积。 Vm—基元容积所能达到的最大容积
8
本章内容
∂ε
故 ε 增加，面积利用系数总是增加的。
∂c < 0 面积利用系数c是σ 的单调函数，且小于0，
∂σ
故σ 增加，面积利用系数总是减小的。
z面积利用系数c的影响比较复杂。 滑片数较少时，∂c > 0，即滑片数量增加，c增加
∂z
滑片数较多时，∂c < 0，即滑片数量增加，c降低
∂z
∂c ≈ 0 时，c最大，此时z称为最佳滑片数
lv ) 2
Fnb = Fnm − Fp − Fmk + Fme sin(ϕ) − Fg sin(ϕ)
18
本章内容
13.1 滑片压缩机工作原理及特点 13.2 滑片压缩机排气量的计算 13.3 滑片运动分析 13.4 滑片受力分析 13.5 滑片压缩机的问题
13.4滑片压缩机的问题
泄漏
1、密封圆弧处的泄漏；
2
2
F
× tv − F
× tv + F × lv
4 ptl
4 pth
p2
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13.4滑片受力分析
Fnm
=
Fpt
+
Fmr
+ (Fg
−
Fme ) × cos(ϕ) −
Fs
−
Fbk
×
tv 2
+
Fmk
+
(Fg
hv
−
lv 2
−
µ
×
tv
−
Fme ) × sin(ϕ) ×
hv 2
+
Fp
× (hv
−
13.4滑片受力分析
Fp 为滑片两侧工作腔内气体压差产生的气体力 Fmr 为离心加速度产生的惯性力 Fmk 为科氏加速度产生的惯性力 Fme 为线性加速度产生的惯性力
Fbk 为滑片槽底气体产生的气体力 Ffb 为其接触力产生的摩擦阻力
Fnb 为滑片槽底部与滑片接触产生的接触力 Fnm 为滑片槽边缘与滑片产生的接触力
Ffm 为其接触力产生的摩擦阻力
1
µ
µ
1
µ −1
⋅
F nc
F nm
=
−F pth
−
F ptl
−
F mr
+
F bk
+
F s
+
F me
cos(ϕ )
−
Fg
cos(ϕ )
F p
+
F mk
−
F me
sin(ϕ )
+
Fg
sin(ϕ )
0
h v
2
− lv
−µ×
tv 2
h v
+
µ
×
tv
F nb
• 滑片压缩机分类 • 油滴滑片压缩机：采用钢质滑片，气缸中滴油润滑。
特点：润滑油随工质带走，不分离回收 缺点：滑片与气缸转子间摩擦阻力大，磨损快 • 喷油滑片压缩机：多采用合金铸铁滑片，气缸喷油。 特点：油分离回收，循环使用 缺点：需要独立的润滑油循环系统 • 无油滑片压缩机：石墨及有机材料滑片，自润滑。 特点：无任何润滑油，工质洁净 缺点：仅低压比适用
+
ε
cosϕ
−
1 2
ε
2
sin 2
ϕ)
−
h 2
ω=Cr
ω=Ar
d=ρ
dt
Rω(ε sinϕ + ε 2 sin 2ϕ)
2
= ωC
ωCe + ωCr
方向：滑片槽方向夹角 θ = arctg ωCe
ωCr
15
本章内容
13.1 滑片压缩机工作原理及特点 13.2 滑片压缩机排气量的计算 13.3 滑片运动分析 13.4 滑片受力分析 13.5 滑片压缩机的问题
