Desain dan Simulasi Numerik Profil Rotor Kompresor Prism

Desain dan simulasi numerik dari profil rotor kompresor rotor sudut lebar dilakukan oleh Zhang Zhaohe (Harbin Institute of Technology (Weihai, Shandong Weihai 264209) Desain atau metode seleksi. Untuk desain prototipe uji kompresor prismatik, CFD Analisis diadopsi.

1 Tinjauan kompresor prismatik sebagai kompresor volumetrik putar baru dengan hak kekayaan intelektual independen (Nomor Paten Penemuan: ZL200610042114.8), dibandingkan dengan kompresor sekrup saat ini dengan keunggulan pasar, ia memiliki pemrosesan rotor sederhana dan sedikit kebocoran. (Tidak ada kebocoran segitiga, desain asupan dan port knalpot yang fleksibel, persyaratan pemilihan bantalan rendah, kecepatan operasi rendah, biaya manufaktur rendah, efisiensi kerja yang tinggi, dll.)

Kompresor prismatik memiliki berbagai aplikasi, dan pada dasarnya berlaku untuk kasus kompresor sekrup. Penerapan teknologi kompresor prismatik berdasarkan teknologi industri yang ada dapat memaksimalkan pewarisan teknologi kompresor sekrup yang ada, seperti pemilihan dan desain profil rotor kompresor prismatik, serta penggunaan kompresor prismatik prismatik . Pilihan dan desain bantalan, segel poros, roda gigi sinkron, dan struktur mesin dapat memanfaatkan sepenuhnya pencapaian teknis kompresor sekrup yang ada. Ini adalah promosi kompresor prismatik dan prinsip kerja kompresor prismatik. Profil rotor berbentuk busur simetris bilateral dirancang, dan komponen utama prototipe uji dirancang. Kemudian simulasi numerik berbasis CFD dilakukan pada proses kompresi.

2 Desain profil rotor dalam kompresor prismatik, desain profil rotor adalah tugas utama dalam desain seluruh kompresor prismatik. Menurut hukum meshing, rasio jumlah wajah tipe punggungan pada rotor jantan dan betina dari kompresor prismatik dengan jumlah alur jenis cekung sama dengan rasio diameter atau jari -jari lingkaran pitch of Anoda dan katoda, dan anoda dan katoda biasanya lebih disukai. Rasio jumlah wajah tipe tulang rusuk dengan jumlah wajah jenis alur adalah 2/2, 2/3, 3/3, 3/4, dll., Sehingga rasio tekanan setinggi mungkin dapat diperoleh.

Mirip dengan kompresor sekrup, profil rotor kompresor prismatik memiliki garis simetris dan garis asimetris, dan garis satu sisi dan tipe dua sisi. Untuk kompresor sekrup, berbagai garis asimetris dirancang untuk meminimalkan pengaruh segitiga bocor pada bocor dan konsumsi daya seluruh mesin, tetapi untuk kompresor prismatik, karena tidak ada dalam struktur segitiga bocor, Jadi garis simetris bilateral sederhana dapat digunakan sebanyak mungkin, yang menghindari titik tajam dan konsentrasi tegangan pada garis jenis rotor, dan memastikan desain, pembuatan, dan debugging kompresor prismatik. Dalam makalah ini, garis busur sirkular simetris bilateral diambil sebagai contoh untuk menggambarkan proses desain profil rotor kompresor prismatik dari skema kombinasi rotor dengan rasio jumlah profil yang 2/3.

Garis busur melingkar dua simetris dari rotor betina dengan jenis alur 3 ditampilkan, dan jari-jari lingkaran pitch adalah RA. Busur melingkar simetris bilateral dari rotor jantan dengan jumlah punggungan adalah 2, dan lingkaran pitch ditampilkan. Jari -jari RIT, dan jumlah gigi roda gigi sinkron yang terhubung ke poros rotor positif dan negatif masing -masing adalah Zi dan Z2. Rasio roda gigi roda gigi di tengah dan rotor yin dan yang dan hubungan yang sesuai ditunjukkan pada Tabel 1.

AB, EF, HI, dan LM adalah pusat busur dari pitch rotor masing -masing dan jari -jari segmen busur, jari -jari busur berbeda dari desain kompresor sekrup, terlepas dari pengaruh segitiga bocornya.

Segmen CD dan segmen K adalah segmen busur melingkar dari jari-jari R, di mana bagian atas segmen K busur pada rotor jantan diselesaikan oleh lingkaran luar yang memiliki diameter 2rit+2R-A atau 2RA+2R. Efek pemotongan, keuntungan dari ini adalah: (1 dapat membentuk segel wajah antara rotor jantan dan dinding rongga bagian dalam; kompresi Q dapat berakhir untuk mendapatkan volume clearance yang lebih kecil; (3 melalui penyesuaian ukuran dapat membuat tubuh dari Rotor betina dan jantan diameter bagian dalam ruang bagian dalam adalah sama, sehingga distribusi tegangan dan disipasi panas dari perumahan lebih seragam, dan cetakan dan pemrosesan perumahan juga difasilitasi.

Tabel 1 Yin dan Yang Rotor Bilateral Bilateral Simetris Sirkular Lini Komposisi Gigi Kurva Gigi Yin Rotor Yang Rotor Arc Sikloidal Titik Sikloid Titik Busur Titik Sikloid Titik Arc Persamaan segmen busur di atas jelas lebih mudah ditentukan. Segmen BC, DE, I, dan KL adalah segmen pendulum. Hasil derivasi dari persamaan sikloid adalah nilai -nilai pusat dan kisaran nilai yang masih ditentukan oleh hubungan geometris dalam grafik sesuai dengan hubungan transformasi koordinat dan kondisi amplop.

Atas dasar penentuan profil rotor, profil rotor direntangkan ke arah sumbu rotor untuk membentuk profil beralur atau berusuk yang sejajar dengan arah aksial rotor betina dan jantan, sehingga melengkapi jantan dan betina rotor. Bentuk bagian utama adalah seperti yang ditunjukkan.

Perbedaan penting antara rotor dalam kompresor prismatik dan rotor dalam kompresor sekrup dapat dilihat dari gambar.

Pada saat yang sama, berdasarkan penentuan profil rotor, sesuai dengan persamaan kurva gigi yin dan rotor yang, dikombinasikan dengan dimensi struktural rotor yang sebenarnya dan silinder berbentuk ~ dan posisi awal dari lubang knalpot, gigi yin dan rotor yang dapat diperoleh dengan metode analitik. Area antara area dan akhir kompresi, seperti AM, 42 dan 43. Menurut panjang kerja yang efektif L rotor Yin dan Yang, volume antar-gigi yang sebenarnya terlibat dalam stroke kompresi dapat diperoleh, yaitu, jika gas terkompresi sangat ideal untuk gas, rasio tekanan internal kompresor prisma dapat diperkirakan, yaitu, rasio dalam tanda kurung adalah rasio volume internal dari kompresor prisma, dan m adalah indeks multi-proses , yang dapat dipilih dengan mengacu pada data empiris kompresor sekrup.

Bagian jurnal di luar badan rotor dirancang sesuai dengan metode desain poros biasa. Mirip dengan prinsip desain rotor kompresor sekrup, rotor kompresor prismatik juga dibagi menjadi tipe integral dan tipe gabungan. Ini juga dapat mengadopsi struktur pendingin internal atau gigi penyegelan atau iga penyegelan. Selain itu, karena dua rotor kompresor prismatik diputar oleh roda gigi sinkron, kedua rotor sebenarnya tidak bersentuhan, sehingga pemilihan rotor kompresor prismatik dapat dibuat lebih luas daripada rotor oli -Mompresor sekrup yang diinsjil. Dalam makalah ini, bahan rotor dari prototipe terbuat dari baja karbon sedang biasa.

3 Komponen utama lainnya Desain dan Seleksi 3.1 Tubuh adalah salah satu komponen utama kompresor prismatik. Ini adalah pembawa untuk rotor kompresor, bantalan, segel poros, gigi sinkron dan komponen lainnya. Mirip dengan kompresor sekrup, juga terdiri dari bagian silinder bagian tengah dan penutup ujung kedua ujungnya. Penutup ujung samping dapat dicetak secara integral dengan badan silinder sesuai dengan situasi aktual, atau dapat diproduksi secara terpisah.

Karena port inlet dan knalpot dari kompresor prisma lebih fleksibel daripada kompresor sekrup, port asupan dan knalpot dapat dirancang untuk menjadi pengisapan radial atau knalpot, atau dapat dirancang untuk pengisapan aksial dan knalpot. Selain itu, silinder kompresor prismatik juga dapat dirancang sebagai struktur dinding tunggal atau struktur dinding ganda sesuai kebutuhan. Selain itu, bahan tubuh kompresor prismatik juga dapat dipilih dari berbagai bahan seperti besi cor abu -abu biasa, besi ulet, baja cor, baja paduan atau baja tahan karat.

Prototipe uji yang terlibat dalam makalah ini mengadopsi bentuk struktural di mana satu penutup ujung dan silinder dilemparkan secara integral, dan port inlet dan knalpot dirancang sebagai pengisapan radial dan struktur knalpot, tubuh silinder adalah struktur dinding lapis tunggal, dan bahannya terbuat dari besi ulet.

3.2 Bantalan bantalan juga merupakan salah satu komponen kunci dari kompresor prismatik. Mirip dengan kompresor sekrup, bantalan yang digunakan dalam kompresor prismatik juga dibagi menjadi dua jenis: bantalan bergulir dan bantalan geser. Dalam kompresor prismatik skala non-besar, bantalan bergulir umumnya digunakan. . Namun, karena profil rotor jantan dan betina dari kompresor prismatik adalah permukaan sayap lurus, tidak ada gaya aksial yang dihasilkan selama rotasi, sehingga hanya diameter roda gigi taji dan pengisapan aksial dan tekanan buang dapat dipilih. Bantalan radial Xiangli mengurangi jumlah bantalan dibandingkan dengan kompresor sekrup; Dan karena kecepatan kompresor prisma lebih rendah, dapat diganti dengan bantalan domestik alih -alih bantalan impor. Bantalan menggantikan bantalan presisi tinggi.

Prototipe uji makalah ini hanya menggunakan 4 bantalan bola kontak sudut P5 yang diproduksi di dalam negeri.

3.3 Prinsip pemilihan segel poros kompresor prisma segel poros mirip dengan kompresor sekrup. Untuk kompresor prismatik bebas oli, segel cincin grafit, segel poros labirin atau segel poros mekanik tersedia; Untuk kompresor prisma jet oli, tekanan tertentu dapat diterapkan antara bagian bodi rotor dan bantalan oli penyegelan disegel. Di bagian poros luar rotor, segel bibir sederhana dapat digunakan untuk penyegelan, atau segel mekanis yang dilumasi oli dapat digunakan. Selain itu, untuk kompresor prismatik, segel poros dapat dipilih tanpa membedakan antara ujung asupan dan ujung knalpot.

Prototipe uji kertas ini merancang segel oli segel antara bagian bodi rotor dan bantalan, dan segel segel bibir digunakan di bagian poros luar rotor.

3.4 Roda gigi sinkron karena jumlah gigi meshing pada rotor kompresor prismatik kecil, baik kompresor prisma jet oli dan kompresor prisma oilless harus menyadari rotasi sinkron dari kelompok rotor oleh gigi sinkron, sehingga gigi sinkronnya juga bersifat sinkronnya adalah roda sinkronnya, roda sinkronnya adalah gigi sinkronnya, sehingga gigi sinkronnya adalah gigi sinkronnya, sehingga gigi sinkronnya adalah gigi sinkronnya, sehingga gigi sinkronnya adalah roda sinkron, sehingga gigi sinkronnya adalah gigi sinkronnya, sehingga gigi sinkronnya adalah gigi sinkronnya, sehingga gigi sinkronnya adalah gigi sinkronnya, sehingga roda sinkronnya sinkron, sehingga gigi sinkronnya adalah gigi sinkronnya, sehingga gigi sinkronnya adalah gigi sinkronnya, sehingga gigi sinkronnya sinkron, jadi roda sinkronnya juga adalah gigi sinkronnya, sehingga gigi sinkronnya sinkron, jadi gigi sinkronnya juga sinkron, jadi roda gigi sinkronnya Prisma. Komponen utama kompresor batang.

Mirip dengan mesin kompresi lainnya dengan mekanisme gigi sinkron, untuk memastikan akurasi meshing rotor, tingkat akurasi gigi sinkron dari kompresor prismatik juga memiliki persyaratan yang lebih tinggi, dan harus di atas 6 akurasi. Selain itu, untuk mencegah perpindahan aksial gigi, hubungan meshing yang benar dari rotor dihancurkan, dan pada saat yang sama, untuk memastikan pemasangan dan penyesuaian selama perakitan, gigi sinkron lebih andal dengan spur gigi. Prototipe uji makalah ini dirancang dengan sepasang roda gigi memacu, di mana gigi sinkronisasi yang terhubung ke rotor betina dirancang sebagai struktur yang dapat disesuaikan.

4 Simulasi numerik dari proses kompresi untuk menyelidiki apakah prototipe uji kompresor prismatik diselesaikan sesuai dengan ide desain di atas dapat mewujudkan proses kompresi internal, simulasi dinamis dari proses kompresi dilakukan dengan menggunakan perangkat lunak analisis CFD menggunakan mesh dinamis Teknologi untuk model prototipe uji yang disederhanakan.

Hasil simulasi numerik dinamis dari distribusi tekanan di ruang kompresi prototipe uji pada kecepatan rotasi yang berbeda ditunjukkan, di mana q dan distribusi tekanan di ruang kompresi masing -masing adalah 1200r/menit dan 3000R/menit, dan unit tekanan adalah PA . Lihat Dari Gambar Tekanan gas dalam volume antar-gigi yang terlibat dalam proses kompresi telah mencapai tekanan instan lokal masing-masing 2,81 MPa meningkat dengan meningkatnya kecepatan rotasi. Itu telah meningkat secara signifikan.

Hasil simulasi numerik di atas di satu sisi mencerminkan bahwa kompresor prismatik dapat mencapai proses kompresi internal yang kuat, dan di sisi lain, itu mencerminkan bahwa peningkatan kecepatan rotasi dapat meningkatkan efek penyegelan kecepatan, yang konsisten dengan aktual Situasi sebagian besar peralatan kompresi jenis segel gap. .

5 Kesimpulan Mengambil profil rotor busur simetris bilateral sebagai contoh, desain profil rotor dari prototipe uji kompresor prismatik selesai, dan hasil derivasi dari persamaan garis garis busur simetris simetris bilateral diberikan, dan prisma diberikan prismetri. Kompresi diperkenalkan. Metode desain dan seleksi untuk komponen utama lainnya dari prototipe uji mesin. Menggunakan perangkat lunak analisis CFD, model dinamis dari proses kompresi dilakukan dengan menggunakan teknik grid dinamis untuk model prototipe uji yang disederhanakan. Hasilnya menunjukkan bahwa tekanan sesaat lokal diperoleh dalam volume antar-gigi yang terlibat dalam proses kompresi, mengkonfirmasi kompresor prismatik. Proses kompresi internal yang kuat dapat dicapai.