不同材料的變截面渦旋壓縮機動渦盤的應力和變形分析

彭 斌，薛 超

（蘭州理工大學機電工程學院，甘肅蘭州 730050）

1 引言

渦旋壓縮機通過主軸的回轉，帶動動盤的中心繞靜盤的中心作平動，此時動靜盤之間形成數對月牙形的壓縮腔，隨著轉角的增大，壓縮腔的容積逐漸減小，壓力升高，氣體向中心推移，進而完成整個壓縮過程[1]。

為了保證壓縮機正常工作，要考慮到渦旋壓縮機所能承受的最大應力，很多研究人員對渦旋盤所受的應變做了很多研究[2-10]，但都是在同種工況下對一種材料的渦旋盤進行的受力分析，沒有對不同材料的渦旋盤受力作出比較，不能考慮到材料所在工況下的溫度、壓力等因素對渦旋壓縮機的影響。本文采用有限元方法，探究了3種不同材質的動渦盤，在溫度和氣體力共同作用下的受力及變形情況，為工程中渦旋盤的選材提供堅實的理論基礎。

2 有限元模型的建立

2.1 幾何模型的建立

本文依據法向等距線的方法[11]建立動渦旋盤的型線。組合型線由3段基圓漸開線組成，在各連接點滿足二階連續條件[12]。以3段漸開線為型線的渦旋盤母線方程如下

組合型線3段漸開線基圓半徑分別為2.308、3.3264、2.308，渦旋齒高30 mm，端板厚度10 mm。由于動渦盤的渦圈為圓的漸開線，而ANSYS幾何建模功能較差，故本文利用Pro/E中利用型線方程先得到平面曲線，再通過拉伸得到三維實體模型，并對齒端部分采用雙圓弧修正來對動渦盤進行幾何建模[13]，然后將模型存成XT格式文件，隨后導入AnsysWorkbench中進行有限元計算，幾何模型如圖1所示。……