El diseño y la simulación numérica del perfil del rotor del compresor de rotor de gran angular se llevaron a cabo por el método de diseño o selección de Zhang Zhaohe (Instituto Harbin de Tecnología (Weihai, Shandong Weihai 264209). Para el diseño del prototipo de prueba de compresor prismático, CFD, CFD, CFD, CFD, CFD El análisis fue adoptado.
1 Descripción general del compresor prismático como un nuevo compresor volumétrico rotativo con derechos de propiedad intelectual independiente (número de patente de invención: ZL200610042114.8), en comparación con el compresor de tornillo actual con ventajas del mercado, tiene un procesamiento simple de rotor y menos fugas. (Sin triángulo de fuga, diseño flexible de puertos de admisión y escape, bajos requisitos de selección de rodamientos, baja velocidad de operación, bajo costo de fabricación, alta eficiencia de trabajo, etc.)
El compresor prismático tiene una amplia gama de aplicaciones, y es básicamente aplicable al caso de un compresor de tornillo. La aplicación de la tecnología de compresor prismático sobre la base de la tecnología industrial existente puede maximizar la herencia de la tecnología de compresor de tornillo existente, como la selección y el diseño del perfil del rotor del compresor prismático, así como el uso del compresor prismático . La selección y el diseño de rodamientos, sellos de eje, engranajes síncronos y estructuras de la máquina pueden hacer uso completo de los logros técnicos de los compresores de tornillos existentes. Esta es la promoción de los compresores prismáticos y el principio de trabajo de los compresores prismáticos. Se diseñó un perfil de rotor simétrico bilateral en forma de arco, y se diseñaron los componentes principales del prototipo de prueba. Luego, la simulación numérica basada en CFD se llevó a cabo en el proceso de compresión.
2 Diseño del perfil del rotor En el compresor prismático, el diseño de perfil del rotor es una tarea clave en el diseño de todo el compresor prismático. Según la ley de malejo, la relación del número de caras de tipo de cresta en los rotores masculinos y femeninos del compresor prismático a la cantidad de ranuras del tipo cóncavo es igual a la relación del diámetro o radio del círculo de tono de El ánodo y el cátodo, y el ánodo y el cátodo generalmente se prefieren. La relación del número de caras de tipo de costilla al número de caras de tipo surco es 2/2, 2/3, 3/3, 3/4, etc., de modo que se pueda obtener la relación de presión más alta posible.
Similar al compresor de tornillo, el perfil del rotor del compresor prismático tiene una línea simétrica y una línea asimétrica, y una línea de un solo lado y un tipo de doble cara. Para el compresor de tornillo, se diseñan varias líneas asimétricas para minimizar la influencia del triángulo de fuga en la fuga y el consumo de energía de toda la máquina, pero para el compresor prismático, ya que no existe en la estructura que el triángulo se filtre, se filtre, Por lo tanto, se puede usar una línea simétrica bilateral simple se puede usar tanto como sea posible, lo que evita el punto nítido y la concentración de tensión en la línea de tipo de rotor, y garantiza el diseño, fabricación y depuración del compresor prismático. En este artículo, la línea de arco circular simétrico bilateral se toma como un ejemplo para ilustrar el proceso de diseño del perfil del rotor del compresor prismático del esquema de combinación del rotor con la relación de la cantidad de perfiles que son 2/3.
Se muestra la línea de arco circular de dos simétricos del rotor femenino con un tipo de ranura de 3, y el radio del círculo de tono es RA. El arco circular simétrico bilateralmente del rotor masculino con el número de crestas es 2, y se muestra el círculo de tono. El radio es RIT, y el número de dientes de engranaje sincrónicos conectados a los ejes del rotor positivo y negativo es Zi y Z2 respectivamente. La relación de engranaje de los engranajes en el medio y los rotores Yin y Yang y sus relaciones correspondientes se muestran en la Tabla 1.
AB, EF, HI y LM son el centro del arco del paso del rotor respectivo y el radio del segmento de arco, el radio del arco es diferente del diseño del compresor de tornillo, independientemente de sus influencias triangulares de fuga.
El segmento CD y el segmento K son segmentos de arco circular de radio R, en el que la parte superior del segmento de arco K en el rotor masculino se completa con el círculo exterior que tiene un diámetro de 2RIT+2R-A o 2RA+2R. El efecto de corte, la ventaja de esto es: (1 puede formar un sello de la cara entre el rotor masculino y la pared de la cavidad interna; la compresión Q puede terminar para obtener un volumen de espacio libre más pequeño; (3 a través del ajuste del tamaño puede hacer que el cuerpo de El rotor femenino y masculino Los diámetros internos de las cámaras internas son iguales, de modo que la distribución del estrés y la disipación de calor de la carcasa son más uniformes, y el moldeo y el procesamiento de la carcasa también se facilitan.
Tabla 1 Curva de dientes de la línea del arco del arco circular simétrico del rotor Yin y Yin yang Los segmentos BC, DE, I y KL son segmentos de péndulo. Los resultados de derivación de la ecuación del cicloide son los valores del centro y el rango de valores aún determinados por la relación geométrica en el gráfico de acuerdo con la relación de transformación de coordenadas y las condiciones de envoltura.
Sobre la base de la determinación del perfil del rotor, el perfil del rotor se estira en la dirección del eje del rotor para formar un perfil acanalado o acanalado que es paralelo a la dirección axial de los rotores femeninos y masculinos, completando así el hombre y la hembra macho y hembra rotores. La forma de la parte principal es como se muestra.
La diferencia esencial entre el rotor en el compresor prismático y el rotor en el compresor de tornillo se puede ver desde la figura.
Al mismo tiempo, según la determinación del perfil del rotor, de acuerdo con la ecuación de la curva dental del rotor yin y yang, combinado con las dimensiones estructurales reales del rotor y el cilindro en forma de ~ y la posición inicial del Orificio de escape, los dientes del rotor Yin y Yang se pueden obtener por método analítico. El área entre el área y el extremo de la compresión, como AM, 42 y 43. Según la longitud de trabajo efectiva L del rotor Yin y Yang, el volumen entre dientes V realmente involucrado en la carrera de compresión se puede obtener, Es decir, si el gas comprimido es ideal para el gas, la relación de presión interna del compresor de prisma puede ser aproximada, es decir, la relación entre paréntesis es la relación de volumen interno del compresor de prisma, y M es el índice de procesos múltiples , que se puede seleccionar refiriéndose a los datos empíricos del compresor de tornillo.
La porción del diario fuera del cuerpo del rotor está diseñada de acuerdo con el método de diseño del eje ordinario. Similar al principio de diseño del rotor del compresor de tornillo, el rotor del compresor prismático también se divide en un tipo integral y un tipo combinado. También puede adoptar una estructura de enfriamiento interna o un diente de sellado o una costilla de sellado. Además, dado que los dos rotores del compresor prismático son rotados por los engranajes sincrónicos, los dos rotores en realidad no están en contacto, por lo que la selección del rotor del compresor prismático puede hacerse más ancha que la del rotor del aceite del aceite. -Prenador de tornillo inyectado. En este documento, el material del rotor del prototipo está hecho de acero de carbono medio ordinario.
3 Otros componentes principales Diseño y selección 3.1 El cuerpo es uno de los componentes principales del compresor prismático. Es el portador para el rotor del compresor, el rodamiento, el sello del eje, el engranaje sincrónico y otros componentes. Similar al compresor de tornillo, también se compone de la parte del cilindro de la parte media y la cubierta final de ambos extremos. La cubierta del extremo lateral se puede moldear integralmente con el cuerpo del cilindro de acuerdo con la situación real o puede fabricarse por separado.
Dado que los puertos de entrada y escape del compresor Prism son más flexibles que el compresor de tornillo, los puertos de admisión y escape pueden diseñarse para ser succión o escape radial, o pueden diseñarse para succión y escape axiales. Además, el cilindro del compresor prismático también puede diseñarse como una estructura de pared única o una estructura de doble pared según sea necesario. Además, el material corporal del compresor prismático también se puede seleccionar de diferentes materiales, como hierro fundido gris ordinario, hierro dúctil, acero fundido, acero de aleación o acero inoxidable.
El prototipo de prueba involucrado en este documento adopta una forma estructural en la que una cubierta final y el cilindro se funden integralmente, y los puertos de entrada y escape están diseñados como una estructura de succión y escape radial, el cuerpo del cilindro es una estructura de pared de una sola capa, y el material está hecho de hierro dúctil.
3.2 Rodamiento de cojinetes también es uno de los componentes clave del compresor prismático. Similar al compresor de tornillo, el rodamiento utilizado en el compresor prismático también se divide en dos tipos: rodamiento y rodamiento deslizante. En el compresor prismático no escala, el rodamiento se usa generalmente. . Sin embargo, dado que los perfiles de rotor masculino y femenino del compresor prismático son superficies de flanco recto, no se genera fuerza axial durante la rotación, de modo que solo se puede seleccionar el diámetro del engranaje espolón y la presión de succión axial y escape. El cojinete radial xiangli reduce el número de rodamientos en comparación con los compresores de tornillo; Y debido a que la velocidad del compresor de prisma es más baja, se puede reemplazar con rodamientos domésticos en lugar de rodamientos importados. Los rodamientos reemplazan los rodamientos de alta precisión.
El prototipo de prueba de este documento solo utiliza 4 rodamientos de bolas de contacto angulares de grado P5 producidos en el país.
3.3 El principio de seleccionar el sello del eje del compresor de prisma del sello del eje es similar al del compresor de tornillo. Para los compresores prismáticos sin aceite, los sellos de anillo de grafito, los sellos del eje laberinto o los sellos de eje mecánico están disponibles; Para los compresores de prisma de chorro de aceite, se puede aplicar una cierta presión entre la sección del cuerpo del rotor y los rodamientos se sellan el aceite de sellado. En la sección del eje exterior del rotor, se puede usar un sello de labios simple para el sellado, o se puede usar un sello mecánico lubricado con aceite. Además, para el compresor prismático, el sello del eje se puede seleccionar sin distinguir entre el extremo de admisión y el extremo de escape.
El prototipo de prueba de este papel diseña un sello de aceite de sello entre la sección del cuerpo del rotor y el rodamiento, y se usa un sello de labios en la sección del eje exterior del rotor.
3.4 Engranajes sincrónicos Debido a que el número de dientes de malla en el rotor del compresor prismático es pequeño, tanto el compresor de prisma de chorro de aceite como el compresor de prisma de la cría de crías deben realizar la rotación sincrónica del grupo de rotor por el engranaje sincrónico, por lo que el engranaje sincrónico también es un prisma. Los componentes principales del compresor de varilla.
Similar a otras máquinas de compresión con mecanismos de engranaje sincrónico, para garantizar la precisión de la malla del rotor, el nivel de precisión del engranaje sincrónico del compresor prismático también tiene requisitos más altos, y debe estar por encima de 6 precisión. Además, para evitar el desplazamiento axial del engranaje, la relación de malla correcta del rotor se destruye, y al mismo tiempo, para garantizar la instalación y el ajuste durante el ensamblaje, el engranaje sincrónico es más confiable con un estímulo engranaje. El prototipo de prueba de este documento está diseñado con un par de engranajes espolones, en el que el engranaje de sincronización conectado al rotor femenino está diseñado como una estructura ajustable.
4 Simulación numérica del proceso de compresión Para investigar si el prototipo de prueba de compresor prismático completado de acuerdo con la idea de diseño anterior puede realizar el proceso de compresión interna, la simulación dinámica del proceso de compresión se lleva a cabo utilizando el software de análisis CFD utilizando la malla dinámica Tecnología para el modelo simplificado del prototipo de prueba.
Se muestran los resultados de la simulación numérica dinámica de la distribución de presión en la cámara de compresión del prototipo de prueba a diferentes velocidades de rotación, donde Q y la distribución de presión en la cámara de compresión son 1200R/min y 3000R/min respectivamente, y la unidad de presión es PA . aumenta con el aumento de la velocidad de rotación. Ha aumentado significativamente.
Los resultados de la simulación numérica anterior, por un lado, reflejan que el compresor prismático puede lograr un fuerte proceso de compresión interna, y por otro lado, refleja que el aumento de la velocidad de rotación puede mejorar el efecto de sellado de velocidad, que es consistente con el real Situación de la mayoría de los equipos de compresión tipo sello de espacio. .
5 Conclusión Tomando el perfil del rotor del arco simétrico bilateral como ejemplo, el diseño del perfil del rotor del prototipo de prueba de compresor prismático se completa, y se realizan los resultados de derivación de la ecuación de línea de segmento de línea de arco circular simétrico bilateral, y el prisma Se introduce la compresión. Métodos de diseño y selección para otros componentes principales del prototipo de prueba de la máquina. Utilizando el software de análisis CFD, el modelo dinámico del proceso de compresión se llevó a cabo utilizando la técnica de cuadrícula dinámica para el modelo simplificado del prototipo de prueba. Los resultados muestran que la presión instantánea local se obtiene en el volumen entre dientes involucrado en el proceso de compresión, confirmando el compresor prismático. Se puede lograr un fuerte proceso de compresión interna.