全嚙合雙渦旋齒渦旋壓縮機(jī)齒形分析與流場模擬

韓 奕，潘詩洋，王 君，任純吉，趙璽皓，趙 鑫，崔 冬

(1.中國石油大學(xué)(華東)新能源學(xué)院，山東 青島 266580；2.壓縮機(jī)技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，合肥通用機(jī)械研究院有限公司，安徽 合肥 230031)

1 引言

渦旋壓縮機(jī)具有結(jié)構(gòu)緊湊、噪聲低、運(yùn)行平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)，因而其廣泛應(yīng)用于制冷、空調(diào)和熱泵系統(tǒng)中。提高渦旋壓縮機(jī)的體積比、壓縮比和效率，可以大大提高空調(diào)制冷系統(tǒng)的性能。渦旋的型線特征是影響渦旋壓縮機(jī)的工作性能的主要因素之一[1]。郝勝利[2]提出了一種渦旋壓縮機(jī)型線方程反求方法，此方法可以用于求任意給定渦旋盤中渦旋型線的數(shù)學(xué)表達(dá)式。張慶慶[3]提出了的一套圓漸開線型線中基圓半徑等參數(shù)的測繪方法。眾所周知，圓漸開線、正多邊形漸開線、阿基米德螺旋線和代數(shù)螺旋線都可以作為渦旋型線。其中，圓漸開線的應(yīng)用最為普遍[4]。然而，由單一型線(如圓漸開線)形成的渦旋，不能在渦旋中心區(qū)域(或稱為渦旋齒齒頭部位)實(shí)現(xiàn)完全的嚙合，而且在加工過程中還會出現(xiàn)刀具干涉現(xiàn)象，最終導(dǎo)致齒頭處形成尖點(diǎn)，降低了渦旋齒的力學(xué)性能[5]。這個問題可以通過齒頭型線修正來解決。

關(guān)于渦旋型線的修正，Morishita等人[6]首先提出了一種齒頭修正的渦旋型線，其中心區(qū)域的內(nèi)外渦旋型線由一對圓弧平滑連接，進(jìn)而使2個渦旋完全嚙合。隨后，Lee和Wu[7]使用兩種圓弧和直線來修正渦旋型線，并可以通過改變修正參數(shù)來調(diào)整渦旋齒的厚度。Liu等人[8-9]利用平面軌道機(jī)制定理建立了一個由半徑可變的圓漸開線組成的渦旋型線的幾何模型。……