O design e a simulação numérica do perfil do rotor do compressor de rotor grande angular foram realizados por Zhang Zhaohe (Instituto de Tecnologia Harbin (Weihai, Shandong Weihai 264209) Método de projeto ou seleção. Para o design do protótipo do teste de compressor prismático, CFD, CFD A análise foi adotada.
1 Visão geral do compressor prismático como um novo compressor volumétrico rotativo com direitos de propriedade intelectual independentes (número de patente de invenção: ZL200610042114.8), em comparação com o compressor de parafuso atual com vantagens de mercado, possui um processamento de rotor simples e menos passagem de vazamento. (Sem triângulo de vazamento, design flexível de portas de ingestão e escape, requisitos de seleção de rolamentos baixos, baixa velocidade de operação, baixo custo de fabricação, alta eficiência de trabalho, etc.)
O compressor prismático possui uma ampla gama de aplicações e é basicamente aplicável ao caso de um compressor de parafuso. A aplicação da tecnologia prismática do compressor com base na tecnologia industrial existente pode maximizar a herança da tecnologia de compressor de parafuso existente, como a seleção e o design do perfil do rotor do compressor prismático, bem como o uso do compressor prismático . A seleção e o design de rolamentos, vedações de eixo, engrenagens síncronas e estruturas de máquinas podem fazer pleno uso das realizações técnicas dos compressores de parafusos existentes. Esta é a promoção dos compressores prismáticos e o princípio de trabalho dos compressores prismáticos. Um perfil de rotor simétrico em forma de arco bilateral foi projetado e os principais componentes do protótipo de teste foram projetados. Em seguida, a simulação numérica baseada em CFD foi realizada no processo de compressão.
2 Design do perfil do rotor No compressor prismático, o design do perfil do rotor é uma tarefa essencial no design de todo o compressor prismático. De acordo com a lei da malha, a proporção do número de faces do tipo cume nos rotores masculinos e femininos do compressor prismático e o número de ranhuras do tipo côncavo é igual à proporção do diâmetro ou raio do círculo de tom do círculo do círculo de pitch de O ânodo e o cátodo, e o ânodo e o cátodo geralmente são preferidos. A proporção do número de faces do tipo costela e o número de faces do tipo ranhura é 2/2, 2/3, 3/3, 3/4, etc., para que a maior taxa de pressão possível possa ser obtida.
Semelhante ao compressor de parafuso, o perfil do rotor do compressor prismático possui uma linha simétrica e uma linha assimétrica e uma linha de um lado e um tipo duplo face. Para o compressor do parafuso, várias linhas assimétricas são projetadas para minimizar a influência do triângulo de vazamento no vazamento e no consumo de energia de toda a máquina, mas para o compressor prismático, pois não existe na estrutura que o triângulo vazou, Portanto, uma linha simétrica bilateral simples pode ser usada o máximo possível, o que evita a concentração nítida de ponto e tensão na linha do tipo rotor e garante o design, a fabricação e a depuração do compressor prismático. Neste artigo, a linha de arco circular simétrico bilateral é tomada como um exemplo para ilustrar o processo de design do perfil do rotor do compressor prismático do esquema de combinação do rotor, com a razão do número de perfis sendo 2/3.
A linha de arco circular circular de dois simétricas do rotor feminino com um tipo de ranhura é mostrada 3, e o raio do círculo de afinação é RA. O arco circular bilateralmente simétrico do rotor masculino com o número de sulcos é 2, e o círculo de inclinação é mostrado. O raio é Rit e o número de dentes de engrenagem síncrona conectados aos eixos de rotor positivos e negativos é Zi e Z2, respectivamente. A relação de transmissão das engrenagens no meio e os rotores Yin e Yang e seus relacionamentos correspondentes são mostrados na Tabela 1.
AB, EF, HI e LM são o centro do arco do respectivo passo do rotor e o raio do segmento de arco, o raio do arco é diferente do design do compressor de parafuso, independentemente de suas influências de triângulo de vazamento.
O segmento de CD e o segmento K são segmentos de arco circulares do raio R, em que o topo do segmento K do arco no rotor masculino é concluído pelo círculo externo com um diâmetro de 2rit+2R-A ou 2Ra+2R. O efeito de corte, a vantagem disso é: (1 pode formar uma vedação de face entre o rotor masculino e a parede da cavidade interna; q compressão pode acabar para obter um volume menor de folga; (3 através do ajuste do tamanho pode fazer o corpo de O rotor feminino e masculino Os diâmetros internos das câmaras internos são iguais, de modo que a distribuição de tensão e a dissipação de calor do alojamento são mais uniformes, e a moldagem e o processamento do alojamento também são facilitados.
Tabela 1 Rotor Yin e Yang Rotor bilateral Linha de arco circular composição de arco Curva de dente do rotor Yang Rotor Yang Arc Ponto cicloidal do ponto do arco do arco ciclóide O ponto do cicloíóide é obviamente mais fácil de determinar. Os segmentos BC, DE, I e KL são segmentos de pêndulo. Os resultados da derivação da equação do ciclóide são os valores do centro e a faixa de valores ainda determinada pela relação geométrica no gráfico de acordo com a relação de transformação de coordenadas e condições de envelope.
Com base na determinação do perfil do rotor, o perfil do rotor é esticado na direção do eixo do rotor para formar um perfil ranhurado ou nervoso que é paralelo à direção axial dos rotores femininos e masculinos, completando assim o homem e a mulher rotores. A forma da parte principal é como mostrado.
A diferença essencial entre o rotor no compressor prismático e o rotor no compressor de parafuso pode ser visto na figura.
Ao mesmo tempo, com base na determinação do perfil do rotor, de acordo com a equação da curva dentária do rotor Yin e Yang, combinado com as dimensões estruturais reais do rotor e o cilindro em forma de ~ e a posição inicial do O orifício de exaustão, os dentes do rotor Yin e Yang podem ser obtidos pelo método analítico. A área entre a área e o final da compressão, como AM, 42 e 43. De acordo com o comprimento de trabalho efetivo L do rotor Yin e Yang, o volume V entre dentes realmente envolvido no acidente vascular cerebral pode ser obtido, Ou seja, se o gás comprimido for ideal para o gás, a taxa de pressão interna do compressor do prisma pode ser aproximada, ou seja, a razão nos parênteses é a razão de volume interno do compressor do prisma, e M é o índice de multi-processamento , que pode ser selecionado referindo -se aos dados empíricos do compressor de parafuso.
A parte da revista fora do corpo do rotor é projetada de acordo com o método de projeto do eixo comum. Semelhante ao princípio do design do rotor do compressor de parafuso, o rotor do compressor prismático também é dividido em um tipo integral e um tipo combinado. Também pode adotar uma estrutura de refrigeração interna ou um dente de vedação ou uma costela de vedação. Além disso, como os dois rotores do compressor prismático são girados pelas engrenagens síncronas, os dois rotores não estão em contato, para que a seleção do rotor do compressor prismático possa ser mais amplo que o do rotor do óleo -Presador de parafuso injetado. Neste artigo, o material do rotor do protótipo é feito de aço de carbono médio comum.
3 Outros componentes principais Design e Seleção 3.1 O corpo é um dos principais componentes do compressor prismático. É o transportador do rotor do compressor, rolamento, vedação do eixo, engrenagem síncrona e outros componentes. Semelhante ao compressor de parafuso, também é composto pela parte do cilindro da parte média e da cobertura final de ambas as extremidades. A tampa final lateral pode ser moldada integralmente com o corpo do cilindro de acordo com a situação real ou pode ser fabricada separadamente.
Como as portas de entrada e escape do compressor do prisma são mais flexíveis que o compressor de parafuso, as portas de admissão e escape podem ser projetadas para serem sucção ou escape radial ou podem ser projetados para sucção e escape axial. Além disso, o cilindro do compressor prismático também pode ser projetado como uma estrutura de parede única ou uma estrutura de parede dupla, conforme necessário. Além disso, o material corporal do compressor prismático também pode ser selecionado de diferentes materiais, como ferro fundido cinza comum, ferro dúctil, aço fundido, aço de liga ou aço inoxidável.
O protótipo de teste envolvido neste artigo adota uma forma estrutural na qual uma cobertura final e o cilindro são fundidos integralmente, e as portas de entrada e escape são projetadas como uma estrutura de sucção e escape radial, o corpo do cilindro é uma estrutura de parede de camada única, e o material é feito de ferro dúctil.
3.2 O rolamento do rolamento também é um dos principais componentes do compressor prismático. Semelhante ao compressor de parafuso, o rolamento usado no compressor prismático também é dividido em dois tipos: rolamento rolante e mancal deslizante. No compressor prismático não em escala não grande, geralmente é usado o rolamento. . No entanto, como os perfis do rotor masculino e feminino do compressor prismático são superfícies retas do flanco, nenhuma força axial é gerada durante a rotação, de modo que apenas o diâmetro da engrenagem de espionagem e a sucção axial e a pressão de escape podem ser selecionados. O rolamento radial xiangli reduz o número de rolamentos em comparação com os compressores de parafuso; E como a velocidade do compressor do prisma é menor, ele pode ser substituído por rolamentos domésticos em vez de rolamentos importados. Os rolamentos substituem os rolamentos de alta precisão.
O protótipo de teste deste artigo usa apenas 4 rolamentos de esferas de contato angular de grau P5 produzidas no mercado interno.
3.3 O princípio de selecionar a vedação do eixo do compressor do selo do eixo é semelhante ao do compressor de parafuso. Para compressores prismáticos sem óleo, vedações de anel de grafite, vedações de eixo de labirinto ou vedações de eixo mecânico estão disponíveis; Para os compressores de jato de petróleo, uma certa pressão pode ser aplicada entre a seção do corpo do rotor e os rolamentos, o óleo de vedação é selado. Na seção do eixo externo do rotor, uma vedação labial simples pode ser usada para vedação, ou uma vedação mecânica lubriférica a óleo pode ser usada. Além disso, para o compressor prismático, a vedação do eixo pode ser selecionada sem distinguir entre a extremidade da entrada e a extremidade do escape.
O protótipo de teste deste papel projeta uma vedação de óleo de vedação entre a seção do corpo do rotor e o rolamento, e uma vedação labial é usada na seção do eixo externo do rotor.
3.4 Engrenagens síncronas porque o número de dentes de malha no rotor do compressor prismático é pequeno, tanto o compressor de jato de petróleo quanto o compressor de prisma de oilless devem realizar a rotação síncrona do grupo de rotores pela engrenagem síncrona, de modo que a engrenagem síncrona também é um prisma. Os principais componentes do compressor da haste.
Semelhante a outras máquinas de compressão com mecanismos de engrenagem síncrona, a fim de garantir a precisão da malha do rotor, o nível de precisão da engrenagem síncrona do compressor prismático também possui requisitos mais altos e deve estar acima de 6 precisão. Além disso, para evitar o deslocamento axial da engrenagem, a relação de malha correta do rotor é destruída e, ao mesmo tempo, para garantir a instalação e o ajuste durante a montagem, a engrenagem síncrona é mais confiável com um esporão engrenagem. O protótipo de teste deste artigo foi projetado com um par de engrenagens de esporão, na qual a engrenagem sincronizadora conectada ao rotor feminino é projetada como uma estrutura ajustável.
4 Simulação numérica do processo de compressão para investigar se o protótipo de teste de compressor prismático concluído de acordo com a idéia de design acima pode realizar o processo de compressão interna, a simulação dinâmica do processo de compressão é realizada usando o software de análise CFD usando a malha dinâmica Tecnologia para o modelo simplificado do protótipo de teste.
Os resultados da simulação numérica dinâmica da distribuição de pressão na câmara de compressão do protótipo de teste em diferentes velocidades de rotação são mostrados, onde a distribuição de q e a pressão na câmara de compressão são 1200r/min e 3000r/min, respectivamente, e a unidade de pressão é PA Veja a partir da figura a pressão do gás no volume entre dentes envolvido no processo de compressão atingiu uma pressão instantânea local de 2,81 MPa e 4,23 MPa, respectivamente aumenta com o aumento da velocidade de rotação. Aumentou significativamente.
Os resultados da simulação numérica acima, por um lado, refletem que o compressor prismático pode atingir um forte processo de compressão interna e, por outro lado, reflete que o aumento da velocidade de rotação pode melhorar o efeito de vedação da velocidade, o que é consistente com o real Situação da maioria dos equipamentos de compressão do tipo selo de gap. .
5 Conclusion Taking the bilateral symmetrical arc rotor profile as an example, the design of the rotor profile of the prismatic compressor test prototype is completed, and the derivation results of the bilateral symmetric circular arc-shaped line segment line equation are given, and the prism A compressão é introduzida. Métodos de design e seleção para outros componentes principais do protótipo de teste da máquina. Usando o software de análise CFD, o modelo dinâmico do processo de compactação foi realizado usando a técnica de grade dinâmica para o modelo simplificado do protótipo de teste. Os resultados mostram que a pressão instantânea local é obtida no volume entre dentes envolvido no processo de compressão, confirmando o compressor prismático. Um forte processo de compressão interna pode ser alcançado.