贯穿滑片压缩机的几何原理攻牙机

贯穿滑片压缩机的几何原理

贯穿滑片压缩机的几何原理 2011： Geometrical Principles of Through-Vane Rotary CompressorsMa Guoyuan et al　　According to the kinetic mechanism of a throughvane compressor,the formation principles of the cylinder profile are discussed.The calculation formula of the element volume,the displacement,and the volume and pressure ratio of the working substance in the element are derived.The optimizing shape parameter and vane thickness are determined.The motion of the vane and the moment acting on the rotor are analyzed.　　Keywords:vane compressor,geometrical principle,autmotive air conditioning　　1　引言　　滑片压缩机具有尺寸小、重量轻及容积效率高等优点，已经广泛用于气体压缩、制冷及空调装置。传统的滑片压缩机中，滑片是靠离心力及其背部作用力压向气缸内壁来实现滑片与气缸间的密封，这样致使滑片与气缸间的摩擦与磨损较大，降低了压缩机的机械效率和工作寿命。贯穿滑片压缩机可以很好地解决这一矛盾。图1是贯穿滑片压缩机的结构示意图。转子上开设贯通的滑片槽，整块滑片放在通槽中，如图1(b)所示，滑片两端与气缸保持接触，转子转动时，带动滑片运动，其两端始终沿气缸内壁滑动。由于滑片的运动始终受到气缸内壁的约束，因此，其气缸横断面曲线(又称气缸型线)是根据滑片运动机理生成的曲线。滑片伸出转子外的部分与气缸内表面主转子外表面形成压缩机的工作基元，随着转子转动，基元容积周期变化，从而完成压缩机的工作循环。贯穿滑片压缩机转子每转完成的排气次数为滑片数的2倍。图1　贯穿滑片压缩机　　2　气缸型线　　2.1　气缸型线的创成原理　　图2(a)清楚示出了贯穿滑片压缩机的几何关系：滑片径向长度=2R，且R=R′，当滑片处于图中水平位置时，滑片几何中心O即为气缸型线的中心。转子直径=2r，偏心距e=R-r，由于气缸型线的对称性，则ac=a′c′=e。气缸型线长半径为R1=R+e=r+2e；短半径为R0=R-e=r。图2　贯穿滑片压缩机的几何原理图　　当转子绕其中心O1旋转时，滑片也绕O1旋转且其两端始终在气缸型线上，因此滑片端部的运动轨迹即为气缸的型线。建立以O1为极点、O1X为极轴的极座标系。当滑片从与O1X轴重合位置(φ=0)逆时针旋转时，滑片在第Ⅰ象限的端点P的矢径O1P=ρ，对应的转角为φ；滑片在第Ⅲ象限的端点P′的矢径O1P′=ρ′，对应的转角为φ′，如图2(b)所示。由于滑片是一个整体，则在任意转角均有φ=φ′，ρ+ρ′=2R；当φ=φ′=π/2时，即滑片到达图2(a)所示的位置，ρ=ρ′=R。当滑片从φ=0转到φ=π时，ρ正好从R1逐渐减小到R0，而与此同时ρ′随φ′=0变化到π相应地从R0逐渐增加到R1，在任意转角时，ρ的减小量恰好等于ρ′的增加量，且滑片转到φ=π/2时，ρ的减小量为e，转到φ=π时，ρ的减小量为2e。不同的ρ随φ的减小规律或ρ′随φ′的增长规律就构成不同的气缸型线。　　2.2　气缸理论型线　　根据文献［1］提出的气缸型线优化准则，分析发现矢径ρ随极角φ按余弦规律减小创成的曲线(帕斯卡蜗线)，适合作为贯穿滑片压缩机的气缸型线。其极坐标方程为：ρ=acosφ+l　　　　　　　　　　　　　　　　　　(1)式中　a——偏心距，a=e　　　l——创成半径，l=R　　2.3　气缸实际型线　　在实际结构中，为了减少气缸与转子间的间隙泄漏及排气结束时的封闭容积，将排气结束到吸气开始转角范围内的气缸型线做成与转子外形相配的圆弧。于是气缸的理论型线可表示为：　　　　　　　　　　　　　(2)　　另一方面为了改善滑片与气缸的接触状况，滑片两端均以半径为rv的圆弧过渡，这样气缸的实际型线是以理论型线上的点为圆心，以rv为半径所形成的各小圆的外包络线，如图3所示。于是气缸的实际型线为：　　　　　　　　　　　　　　　(3)式中　Ψ——滑片与气缸接触点处型线法线与滑片中心线的夹角，称为摆动角　　根据微积分的知识得：

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