渦旋壓縮機轉軸系統動平衡設計與仿真驗證

（西京學院 機械工程學院，西安 710123）

0 引言

渦旋壓縮機是第三代新型容積式壓縮機，目前已被廣泛應用于制冷、石油及化工等領域［1］。相對于傳統的離心式和往復式壓縮機，渦旋壓縮機主要是利用內部封閉容積變化來實現氣體的壓縮，具有質量輕、效率高、體積小、運行平穩、振動及噪聲小等諸多優點［2］。

近年來，隨著數控制造技術和工藝水平的不斷發展，新型渦旋壓縮機的主軸轉速已高達12 000 r/min，雖然在很大程度上提高了機器的運行效率，但同時也引發了一些新的問題和挑戰，最典型的就是由偏心主軸產生的離心力所帶來的不利影響［3］。在渦旋壓縮機運轉過程中，周期性離心力會隨主軸轉速的提高而不斷增大，不僅會破壞動渦盤與靜渦盤之間的徑向密封性，而且有可能導致整機系統出現劇烈的振動及噪聲，不利于渦旋壓縮機的穩定運行和高速化發展。長期以來，如何提高渦旋壓縮機的動平衡性能，使其能夠適應更高的主軸轉速，一直是業內人士和工程師研究的重要課題。本文通過結構分析、理論計算、CAD建模、動力學仿真及誤差分析等一系列研究，成功實現了轉軸系統的動平衡設計，為新型高速渦旋壓縮機的研發提供了有力支持。

1 轉軸結構

根據渦旋壓縮機的功能原理及用途，為了使動渦盤與靜渦盤之間的封閉容積腔按照月牙形規律變化，一般將其主軸設計為帶有偏心半徑r的階梯軸［4-5］如圖1所示，動渦盤安裝于偏心軸之上，當渦旋壓縮機運行時，動渦盤在偏心主軸產生的轉矩驅動下相對靜渦盤作平面運動，由此實現吸氣、壓縮和排氣的作業過程?！?br>