【正文】 究和應(yīng)用的發(fā)展； （ 2）提高渦旋壓縮機(jī)加工工藝，降低生產(chǎn)制造成本仍然是研究 工作的首要任務(wù)； （ 3）研究新的環(huán)保型制冷劑對(duì)渦旋壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)的新要求； （ 4）增大渦旋壓縮機(jī)的功率范圍，拓展其應(yīng)用領(lǐng)域，特別是研究其變頻特性以及在空調(diào)壓縮機(jī)中的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的系列化； （ 5）不斷和最新的工業(yè)技術(shù)相結(jié)合，促進(jìn)渦旋壓縮機(jī)技術(shù)水平和制造工藝的快速提高。 Pa，這比滑片式真空泵所能達(dá)到的真空度提高了近 10 倍。 渦旋機(jī)械也可作為真空泵應(yīng)用，所達(dá)到的極限真空比一般回轉(zhuǎn)真空泵高。 增壓器 在增壓器應(yīng)用方面，比較典型的是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)用渦旋增壓器。 渦旋壓縮機(jī)的應(yīng)用 渦旋壓縮機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，且不斷在擴(kuò)大，主要用作渦旋制冷壓縮機(jī)、渦旋空氣壓縮機(jī)、渦旋增壓器、渦旋液體泵、渦旋發(fā)動(dòng)機(jī)、渦旋膨脹機(jī)和渦旋真空泵等。 渦旋壓 縮機(jī)的主要特點(diǎn) 渦旋壓縮機(jī)是繼往復(fù)壓縮機(jī)、轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)、螺桿壓縮機(jī)之后的又一種新型高效容積式壓縮機(jī)，被公認(rèn)為是技術(shù)最先進(jìn)的第三代容積式壓縮機(jī)。當(dāng)兩渦旋盤的主軸相對(duì)位置在 0度位置時(shí)，最外圓的月牙形容積正好吸滿低壓氣體并且封閉。當(dāng)主軸處于某 一旋 轉(zhuǎn)角度時(shí)，最外圈的一對(duì)封閉的工作腔容積開啟，吸氣過程開始；當(dāng)主軸旋轉(zhuǎn)一周后，這一對(duì)工作腔關(guān)閉，形成封閉的工作腔容積，吸氣過程結(jié)束；在這對(duì)新吸氣腔形成的過程中，前一周所形成的封閉吸氣腔已同時(shí)開始?jí)嚎s過程。渦旋機(jī)械以其結(jié)構(gòu)緊湊、高效節(jié)能、微震低噪和高可靠性等諸多優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛地應(yīng)用于空調(diào)、制冷、各種氣體壓縮、增壓 器、真空泵和液壓泵等領(lǐng)域。通過引進(jìn)、消化、再創(chuàng)新的過程，我國在渦旋壓縮機(jī)的研發(fā)過程中取得了一些成就，其中投入生產(chǎn)的已有很多種類型，應(yīng)用最為普遍的就是渦旋空氣壓縮機(jī)和無油渦旋式壓縮機(jī)。其中，美國的谷輪公司研制出的渦旋壓縮機(jī)最為著名，并設(shè)有全世界最大的研發(fā)中心，是該領(lǐng)域的領(lǐng)軍者，公司年產(chǎn)量超過 1000 萬臺(tái)。當(dāng)時(shí)能源危機(jī)日益加劇，人們?cè)噲D找到一種耗能低、效率高、安全可靠性高、結(jié)構(gòu)簡單運(yùn)行平穩(wěn)的新型設(shè)備，而渦旋壓縮機(jī)就是具有以上多種特點(diǎn)的代表性機(jī)械，因此在該領(lǐng)域的探索上實(shí)質(zhì)性上更進(jìn)了一步。 渦旋壓縮機(jī)的研究背景 20 世紀(jì)初，法國人克拉斯提出了渦旋式壓縮機(jī)的工作原理并取得專利，從而標(biāo)志著一項(xiàng)新技術(shù)的問世。不過，對(duì)于食品加工，醫(yī)療系統(tǒng)、紡織制造、低溫燃料電池堆棧和其他超清潔的應(yīng)用，石油污漬不能在這類領(lǐng)域的容忍和嚴(yán)格禁止。伴隨著 渦旋壓縮機(jī)的發(fā)展，它 已在多領(lǐng)域大受歡迎 。 通過借鑒前人研究的方式和方法，本論文旨在根據(jù)已知工作條件，通過各零部件的強(qiáng)度校核和受力分析對(duì)空調(diào)用渦旋式壓縮機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 70 年代以前由于難以得到高精度的渦旋形狀，缺乏實(shí)用而可靠地驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，摩擦磨損的問題不能妥善解決，因此渦旋壓縮機(jī)在將近 70年的時(shí)間內(nèi)未得到普及應(yīng)用直到 70 年代初期，美國的 ADL 公司及日本，中國的幾家公司又相繼重新開始渦旋壓縮機(jī)的研究開發(fā)工作。目前在空調(diào)領(lǐng)域?qū)τ跍u旋式壓縮機(jī)的研究已越來越普遍也越來越熱門，渦旋式 壓縮機(jī)的發(fā)展將會(huì)不僅僅為空調(diào)領(lǐng)域帶來飛躍，從而針對(duì)空調(diào)用渦旋式壓縮機(jī)的研究是非常有意義的。在渦旋齒線型的設(shè)計(jì)中，不僅說明了漸開線的特征和渦旋線的成形過程，而且還對(duì)渦旋線線型進(jìn)行了修正。一些研究 性 工作和最 來關(guān)于 這 方面的專利描述 都進(jìn)行了 詳細(xì)的分析，特別是注入水和空氣冷卻鈧 方面 。 并且 對(duì)于食品加工，醫(yī)療系統(tǒng)，紡織制造，燃料電池系統(tǒng)，和其他超潔凈領(lǐng)域，石油的操作 等方面是至關(guān)重要的。 傳統(tǒng)上，渦旋壓縮機(jī)主要 是利用 金屬零件和油來潤滑摩擦 的 表面和降低排氣溫度和 防止 泄漏。 在 本文 中，對(duì)鈧的 工作原理和結(jié)構(gòu)特性進(jìn)行了研究。 首先，確定了渦旋壓縮機(jī)的重要結(jié)構(gòu)參數(shù)，其次確定了渦旋壓縮機(jī)的各個(gè)重要零件的結(jié)構(gòu)尺寸，然后確定了渦旋線圓的漸開線線型并且對(duì)渦旋線進(jìn)行修正，而后選擇渦旋壓縮機(jī)的各種附件，最后利用 對(duì)渦旋壓縮機(jī)的主軸進(jìn)行有限元分析，最終說明了渦旋壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的有關(guān)問題。 ABSTRACT The design is designing the structure of air conditioning scroll pressor , the main parts including moving vortex disc, static vortex disc, bracket dody, eccentric shaft ， anti rotation mechanism and balance mechanism,the application of static and moving vortex disc involve circle and linear correction curve. First of all, the important structural parameters of scroll pressor is determined, then determined the structure size of each important part of scroll pressor, and then determine the involute type vortex line round and the vortex line is modified, and then choose a variety of accessories of the scroll pressor, the spindle of scroll pressor for finite element analysis, the final show the problem in the design of structure of scroll pressor. In the design of scroll profile, not only describes the forming process of involute characteristics and vortex lines, but also to carry on the revision to the vortex line. Through the above design, we finally got the scroll pressor. KEY WORDS: scroll pressor, moving vortex disc, static vortex disc, eccentric shaft 緒論 本設(shè)計(jì)以空調(diào)用渦旋式壓縮機(jī)為題，主要為了學(xué)習(xí)渦旋式壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)過程，以及運(yùn)用和鞏固我們大學(xué)所學(xué)知識(shí)。為保證環(huán)保減少制冷劑泄露到空氣中，汽車空調(diào)領(lǐng)域中具有采用全封閉式渦旋壓縮機(jī)的發(fā)展方向。在歐洲和日本市場，對(duì)低噪音，低振動(dòng)的壓縮機(jī)需求更為突出，因而，兼有高效低噪兩大優(yōu)勢的渦旋壓縮機(jī)成為換代產(chǎn)品已是必然局勢，雖然在完善密封機(jī)構(gòu)，減少機(jī)械摩擦耗功以及數(shù)控加工提高渦旋盤成產(chǎn)率等方面已經(jīng)進(jìn)行了廣泛有效地改進(jìn)，但作為 技術(shù)密集程度很高的渦旋壓縮機(jī)，其技術(shù)優(yōu)勢和效益任存在很大的發(fā)展?jié)摿?。渦旋式壓縮機(jī)有許多有利的特性，包括簡單 的 結(jié)構(gòu)、較 低的振動(dòng)，和相對(duì)于其它類型壓縮機(jī)的高容積 的 效率 。此外，石油能有助于控制通過吸收一些流體的熱它升壓通過壓縮放電溫度 — 。 渦旋壓縮機(jī)面臨的主要問題應(yīng)屬由于加工精度和結(jié)構(gòu)問題導(dǎo)致的徑向和軸向的泄露，但是隨著社會(huì)的飛速發(fā)展，工業(yè)的日益壯大，設(shè)備的精度會(huì)得到提高，加 工的技術(shù)會(huì)得到飛躍，渦旋式壓縮機(jī)將會(huì)隨著社會(huì)的發(fā)展慢慢挖掘出無限的潛能，它的優(yōu)點(diǎn)將會(huì)會(huì)越來越突出，發(fā)展前景廣闊。 到了 70 年代，數(shù)控技術(shù)的快速崛起給加工渦旋壓縮機(jī)這種精密設(shè)備給予了一線曙光?，F(xiàn)在在該領(lǐng)域有所成就的國家主要有：美國、韓國、日本、法國和中國等國家。我國研究主力大部分集中于一些科研實(shí)力較強(qiáng)的工科院校中，剛開始以西安交通大學(xué)、蘭州理工大學(xué)和合肥通用機(jī)械研究所為研發(fā)中心，后來有一些高校和科研機(jī)構(gòu)也加入了研發(fā)行列，其中有清華大學(xué)、東北大學(xué)、重慶大學(xué)、南京大學(xué)等一流名校。為了防止把大量的制冷液直接吸入氣缸內(nèi)產(chǎn)生液擊，在制 冷系統(tǒng)中設(shè)有氣液分離器，潤滑油和制冷液首先進(jìn)入氣液分離器進(jìn)行分離，進(jìn)入氣液分離器的制冷液便立即蒸發(fā)成為氣體，而潤滑油從氣液分離器下方小孔緩緩地連續(xù)進(jìn)入壓縮機(jī)，保證了輸氣的質(zhì)量。動(dòng)渦旋在專用防自轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的約束下，由主軸帶動(dòng)作公轉(zhuǎn)平動(dòng)，這種特定的裝配和運(yùn)動(dòng)，使得動(dòng)、靜渦旋齒之間所形成的多對(duì)月牙形封閉工作腔容積由大變小，實(shí)現(xiàn)周期性的容積變化。這樣 兩盤嚙合時(shí)，與端板配合形成一系列月牙形柱體工作容積。當(dāng)工作腔容積與排氣口相接通時(shí)，氣體從靜渦旋中央的排氣孔釋放出，氣壓相應(yīng)降低，完成整個(gè)制冷劑的吸入、壓縮和排出過程。 由于渦旋壓縮機(jī)型線的特性決定其存在如下的缺點(diǎn)： （ 1）渦旋盤的加工精度要求高，渦旋齒型線的加工難度大； （ 2）整機(jī)摩擦副數(shù)量較多； （ 3）難以實(shí)施壓縮氣體的外部冷卻，工作過程中的熱量不易導(dǎo)出，因而壓縮比不能過大，適用于壓縮指數(shù)較小的氣體，或需對(duì)壓縮腔進(jìn)行噴液以進(jìn)行內(nèi)部冷卻； （ 4）當(dāng)排氣壓力變化時(shí)，其變工況性能欠佳； （ 5）難以適應(yīng)較大排氣量 和較高壓力比的應(yīng)用場合。近年來國內(nèi)在無油潤滑渦旋空氣壓縮機(jī)方面進(jìn)行了深入的研究。此外，也有研究和探討渦旋膨脹機(jī)和渦旋壓縮機(jī)兩者結(jié)合，利用汽車排 出廢氣的能量實(shí)現(xiàn)對(duì)新鮮氣體的增壓。目前渦旋真空泵的真空度可達(dá) 10178。但要進(jìn)一步提高產(chǎn)品性能及經(jīng)濟(jì)效益，還有許多方面需要改進(jìn)，許多困難需要克服。 課題的研究意義 目前國內(nèi)外渦旋壓縮機(jī)的研究大多局限在等壁厚的圓漸開線上。并且在相同壓比情況下也可降低整機(jī)尺寸，減少了介質(zhì)在工作腔中的停留時(shí)間，在一定程度上改善了泄露和傳熱，從而滿足了工業(yè)生產(chǎn)和使用的需求。但是渦旋式壓縮機(jī)的壓縮腔，既不同于往復(fù)式的又不同于旋轉(zhuǎn)式，故把它稱作新一代容積式壓縮機(jī)。 把渦旋型線參數(shù)相同，相位差π，基圓中心相距 Ror 的動(dòng)渦盤與靜渦盤組裝后，可形成數(shù)對(duì)月牙形的密封的容積腔，容積腔的軸隨偏心軸推動(dòng)動(dòng)渦盤中心繞靜渦盤中心作半徑為 Ror 的圓周軌道運(yùn)動(dòng)時(shí)相應(yīng)的擴(kuò)大縮小，由此實(shí)現(xiàn)氣體的吸入，壓縮和排氣的過程。動(dòng)渦盤中心繞靜渦盤 中心的轉(zhuǎn)動(dòng)角，也就是偏心軸的曲柄轉(zhuǎn)角，用θ表示。時(shí)，③完成對(duì)氣體的壓縮過程，這時(shí)的壓縮腔容積就是②的最大封閉容積，即②充氣終了時(shí)的容積，其軸向投影面積最大。渦旋式壓縮機(jī)壓縮氣體的過程是連續(xù)進(jìn)行的需要主軸轉(zhuǎn)動(dòng)數(shù)圈而非一圈，但主軸每轉(zhuǎn)一周即可完成一次吸氣。這種趨勢破壞了渦旋壓縮機(jī)的正常工作，必須予以限制。 渦旋壓縮機(jī)的軸向徑向柔性機(jī)構(gòu) 渦旋壓縮機(jī)的動(dòng)渦盤被置于靜渦盤和支架體之間，可以沿軸向移動(dòng)。 軸向和徑向柔性機(jī)構(gòu)提高了渦旋式壓縮機(jī)的生產(chǎn)效率，而且保證軸向間隙和徑向間隙的密封效果，不因摩擦和磨損而降低，即渦旋式壓縮機(jī)有可靠地密封性。 ②驅(qū)動(dòng)動(dòng)渦盤的運(yùn)動(dòng)的偏心軸可以高速旋轉(zhuǎn)，因此，渦旋式壓縮機(jī)體積小，重量輕。 渦旋壓縮機(jī)的研發(fā)方向 目前發(fā)展較迅速的應(yīng)屬數(shù)碼渦旋壓縮機(jī)，谷輪公司向中國空調(diào)市場提供其最有革命性的新技術(shù)產(chǎn)品數(shù)碼渦旋壓縮機(jī) Copeland Digital Scroll，作為下一代變?nèi)萘靠照{(diào)器的心臟。通過機(jī)械式加載及卸載，不需要變頻控制器。降低生產(chǎn)制造成本被列為研究工作的首要任務(wù)之一。擴(kuò)大變頻調(diào)速技術(shù)和熱泵技術(shù)的應(yīng)用。原因之一是它的重要性還未被人們充分認(rèn)識(shí)，其次是沒有高精度的渦旋加工設(shè)備。它的 時(shí) 隔兩年，日本日歷公司開發(fā)出 的全封閉 渦漩式 壓縮機(jī) ，并用于單元式空調(diào)機(jī)上。用于變頻調(diào)速、壓縮空氣或其他用 途的渦旋式壓縮機(jī)也得到了快速發(fā)展。提高渦旋盤的生產(chǎn)效率，設(shè)計(jì)出更加緊湊的與更加適宜于工業(yè)化生產(chǎn)的結(jié)構(gòu)都是直接的措施。 4）適應(yīng)新的制冷公