涡旋压缩机平衡铁结构对阻力矩的影响研究.pdf
《涡旋压缩机平衡铁结构对阻力矩的影响研究.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《涡旋压缩机平衡铁结构对阻力矩的影响研究.pdf(7页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、书书书设 计 研 究 年 期(总第 期)涡旋压缩机平衡铁结构对阻力矩的影响研究刘兴旺,蒋强强,刘晓明,陈荣道,李远航,李登辉(兰州理工大学 石油化工学院,甘肃 兰州 ;压缩机技术国家重点实验室(压缩机技术安徽省实验室),合肥 安徽 )摘要:针对涡旋压缩机平衡铁随主轴旋转时产生的阻力损失问题,提出了圆角结构及机翼型结构平衡铁。运用 有限元分析软件,结合滑移网格技术对平衡铁工作区域模拟,研究了 种不同结构平衡铁所受的压差阻力矩和摩擦阻力矩,对比分析了不同结构产生的阻力矩大小。结果表明:压差阻力矩占总阻力矩的 以上,总阻力矩随转速的增大而增大;相对于样机平衡铁,前后端面为圆角的平衡铁总阻力矩减小了
2、之间;机翼型平衡铁总阻力矩减小了 之间。关键词:涡旋压缩机;有限元分析;平衡铁;阻力矩;结构优化中图分类号:文献标志码:文章编号:()收稿日期:基金项目:压缩机技术国家重点实验室(压缩机技术安徽省实验室)开放基金项目(),(,;(),):,:;设 计 研 究 年 期(总第 期)引言涡旋式压缩机与其它容积式压缩机相比具有整机振动小、结构简单、体积小、重量轻、易损件少、可靠性高等优势,被广泛应用于空调、热泵、冷藏冷冻等领域 ,。涡旋式压缩机动涡盘在防自转机构的约束下,由偏心轴直接驱动做回转平动,并与静涡盘相啮合实现气体的压缩,由于主轴是偏心结构,作用在偏心主轴上的离心惯性力,会引起整机振动,故需要
3、设置平衡铁来平衡主轴旋转时产生的离心惯性力和力矩,减小机器振动 ,。平衡铁与其工作区域流体相互作用,受到摩擦阻力矩、压差阻力矩且随着转子转速的提高,平衡铁受到的阻力损失越大,故对平衡铁结构及性能的优化研究尤为重要。大平衡铁是涡旋压缩机二次平衡的关键部件,对涡旋压缩机平衡铁的研究,主要集中在平衡铁结构分析及对润滑油的搅动分析。刘兴旺等 ,分析了平衡铁安装在背压腔中随主轴旋转时对润滑油流动特性的影响和对动盘轴向力的影响。等 针对 系统涡旋压缩机,设计了压缩机内保持油位的最佳结构,该结构可以在实际运行时保持油位,避免了平衡铁对润滑油的搅动,提高了压缩机性能。等 对平衡铁前端面进行倾斜处理,使背压腔中
4、流动的润滑油压缩倾斜部分,施加一个与滑动衬套偏心产生的相反力矩,以防止滑动衬套和滑动轴承的磨损并降低对油的阻力,降低功耗,提高压缩机的寿命。等 阐明了压缩机机械损失主要是冷冻油搅拌力和运动部件之间的摩檫力,平衡铁对油的损失包括流动损失、搅动损失、摩擦损失。等 ,考虑带有旋转圆盘的封闭轴对称空腔中的湍流,对功耗进行了分析计算。张文祥等 对平衡铁所在空间进行研究,阐明了平衡铁随主轴旋转时对周围流体的损失计算公式,得出气体流动损失与主轴转速角速度的三次方成正比。李超 等通过对平衡铁所在周围流体研究,得出压差损失是平衡铁随主轴旋转时产生功率损失的主要原因,通过对平衡铁结构优化,功率损失可降低 以上。本
5、文以某立式制冷涡旋压缩机为研究对象,利用流体力学数值模拟的方法,通过使用 软件,分析了平衡铁阻力矩随转速变化的规律,研究了样机平衡铁,圆角结构及机翼型结构平衡铁所受阻力矩的变化情况。平衡铁阻力平衡铁随主轴旋转与其周围制冷剂相互作用产生摩擦力,摩擦力对旋转的平衡铁产生摩擦阻力矩,平衡铁前后端面压强差产生压差阻力,压差阻力对平衡铁旋转运动产生压差阻力矩。为了准确计算出平衡铁在工作区域所受到的阻力矩,运用 软件进行计算模拟。物理模型的建立本研究采用的是某涡旋压缩机样机的平衡铁,根据平衡铁实际尺寸利用 三维软件进行实体建模,平衡铁示意图见图 。圆环对平衡铁阻力矩的影响非常小,忽略不计,根据摩擦定律,平
6、衡铁各表面的摩擦阻力矩可由下式进行计算。平衡铁上下端面扇形摩擦阻力矩为 ()()式中 平衡铁前后端面之间的夹角 摩擦系数 平衡铁工作区域制冷剂密度 旋转角速度平衡铁外缘半径平衡铁内缘半径平衡铁前后端面的摩擦阻力矩为 ()()式中 平衡铁厚度平衡铁外缘面的摩擦阻力矩为 ()图 平衡铁示意图设 计 研 究 年 期(总第 期)平衡铁内缘面的摩擦阻力矩为 ()故平衡铁高速旋转时所受到的摩擦阻力矩为 ()平衡铁所受压差阻力矩 ()式中 平衡铁所受的总阻力矩要准确计算出压差阻力矩,取决于计算平衡铁所受总阻力矩及摩擦阻力矩的摩擦系数 ,需要通过大量的试验才能获得,为了准确得出平衡铁所受阻力矩,利用流体力学模
7、拟仿真软件 对其平衡铁所受的各阻力矩进行仿真计算。数值计算模型的建立以平衡铁及其工作区域为研究对象进行计算建模的建立,将其模型分为旋转区域与静止区域,在旋转区域与静止区域接触面相互关联,形成一个网格界面,这 个区域将沿着网格界面彼此相对移动。对旋转区域与接触面进行网格加密处理,进而提高计算的精确度。采用 滑移网格技术,选择标准 模型作为湍流计算模型,计算工质设为 ,工作压力为该样机低压腔中的压力 ,介质粘度 ,密度为 。通过模拟计算,监控平衡铁在 、不同转速下平衡铁表面所受到的压差阻力矩、摩擦阻力矩、总阻力矩及平衡铁在旋转区域内不同转速下的压力状况。平衡铁结构对阻力矩的影响 前后端面为矩形的平
8、衡铁的阻力矩样机平衡铁受到的摩擦阻力矩 压差阻力矩以及总阻力矩 在不同转速下的变化如图 所示:由图 分析得,()平衡铁在高速旋转时,压差阻力矩远大于摩擦阻力矩,占总阻力矩的 以上。()随着转速的提高,压差阻力矩快速增大,而摩擦阻力矩缓慢增加,摩擦阻力矩占总阻力矩的比例很小,压差阻力矩占总阻力矩的比例很大。所以,减小平衡铁所受到的压差阻力矩是减小总阻力矩的关键。图 为主轴转速为 、工况下平衡铁壁面压力云图,由压力云图可见:()平衡铁在其工作区域旋转时,顺着旋转方向前端面形成正压区,顺着旋转方向后端面形成负压区,两侧端面压差使平衡铁在旋转过程中形成压差阻力矩;()不同转速下平衡铁壁面压力分布规律基
9、本一致,最高压力主要出现在顺着旋转方向前端面靠近扇形外缘处,最低压力主要出现在顺着旋转方向后端面靠近圆环处;()两侧端面的压力随着转速的增加而增大,且压差也增大。选取平衡铁在其旋转区域工作的 个辅助面,以 的平面和 (以 轴为中心,半径为 的圆环面)的个辅助面,观察辅助面上的速度云图和流线图,分析平衡铁在其旋转区域内的三维流场情况,如图 和图 所示。观察图 和图 可得()在径向辅助面上,顺着旋转方向前端面与旋转壁面间隙处速度增大,这是由于流道截面突然变窄导致流速增大;高速区图 阻力矩转速变化曲线图图 平衡铁壁面压力分布云图设 计 研 究 年 期(总第 期)域主要出现在平衡铁后端面处,这是由于流
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 涡旋 压缩机 平衡 结构 阻力 影响 研究
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。