[發明專利]一種不對稱滑片式壓縮機氣缸型線的設計方法

有效

• 申請號: 201910025541.2
• 申請日: 2019-01-11
• 公開（公告）號: CN109854507B
• 公開（公告）日: 2021-12-14
• 發明（設計）人: 王君;陳志凱;崔淑潔;沙潤東;李宏鑫;馮浩志
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: F04C18/344
• 分類號: F04C18/344;F04C29/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種不對稱滑片式壓縮機氣缸型線的設計方法，適用于單腔、雙腔、三腔不對稱滑片式壓縮機氣缸型線的設計，氣缸上的氣缸型線由二次螺旋線構成，包括吸入段曲線和排出段曲線；各段組成曲線完全光滑連接且一階導數連續光滑、二階導數連續；吸入段曲線對應圓心角的大小為α_n，排出段曲線對應圓心角的大小為β_n，α_nβ_n且氣缸型線與轉子間形成不對稱工作腔，不存在通過回轉中心的中心線使不對稱工作腔關于其軸對稱，減小排氣容積，增加排氣壓力，可有效地提高滑片式壓縮機的壓比，并能根據設計工況對吸入段曲線和排出段曲線對應的圓心角進行調整。

技術領域

本發明涉及流體機械領域，特別適用于一種不對稱滑片式壓縮機氣缸型線的設計方法。

背景技術

滑片式壓縮機是一種典型的旋轉容積式流體機械，常見的滑片式壓縮機有單腔、雙腔和三腔等結構形式，轉子轉動過程中，在離心力的作用下滑片被甩出滑槽從而緊貼在氣缸內壁面隨轉子作旋轉運動，在吸、排氣端蓋、滑片、轉子和氣缸間形成周期性變化的封閉工作腔，完成氣體的吸入，壓縮和排出過程。與其它類型壓縮機相比，滑片式壓縮機具有結構簡單、零部件少、運轉平穩、起動沖擊小等優點，可被廣泛應用于各種壓縮空氣裝置、小型制冷空調裝置和汽車空調系統中。隨著對滑片式壓縮機研究的逐步深入，可以發現氣缸型線決定著氣體的排氣量、壓縮過程以及基元容積、氣體壓力的變化規律，對滑片式壓縮機的整體性能有著至關重要的影響。現有常見的氣缸型線類型主要有圓弧、橢圓、簡諧等簡單形式的曲線或采用正余弦曲線、組合圓弧、組合曲線結合過渡曲線的形式。但對應氣缸的各個工作腔的吸排氣過程均為軸對稱結構，同時受滑片式壓縮機強制吸、排氣這一特性的影響，工作腔內氣體的吸入和排出完全取決于吸、排氣口的位置。這將導致氣體的壓縮過程不完善，排氣容積較大，壓比偏小，壓縮效率低。

發明內容

為了解決滑片式壓縮機壓比偏小的問題，也為了豐富現有氣缸型線的類型，本發明提出了一種不對稱滑片式壓縮機氣缸型線的設計方法。采用二次螺旋線數學理論構建新型氣缸型線，可通過調整吸入段曲線和排出段曲線對應的圓心角占比，使工作腔的幾何結構不對稱，達到減小排氣容積，提高壓比的目的。同時，可根據實際工況對排氣量和壓比進行調整，以擴大滑片式壓縮機的工況適用范圍。該種新型氣缸型線由吸入段曲線和排出段曲線組成，整個氣缸型線上任意位置處都連續光滑，滿足氣缸型線一階導數連續光滑、二階導數連續的特性要求。其最大速度特性和最大加速度特性的取值范圍均受到限制，滑片在滑槽方向上不存在剛性沖擊與軟性沖擊，有利于改善自身的受力狀況，抑制滑片振動和對氣缸內壁的撞擊，以保證滑片平穩、可靠地運行。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種不對稱滑片式壓縮機氣缸型線的設計方法，適用于單腔、雙腔、三腔不對稱滑片式壓縮機氣缸型線的設計，具體設計步驟如下：

1)確定滑片式壓縮機的氣缸腔數n，以回轉中心點O為圓心，分別作半徑為R₁的底圓和R₃的頂圓；

2)給出每段吸入段曲線對應的圓心角為α_n，每段排出段曲線對應的圓心角為β_n，α_nβ_n且α_n+β_n＝2π/n；

3)采用二次螺旋線光滑連接頂圓和底圓，按以下方程設計氣缸型線，

n腔第一吸入段曲線A_nB_n的方程為：

式中：t為角度參數；

n腔第一排出段曲線B_nC_n的方程為：

其中，