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1、华中科技大学硕士学位论文多作用式回转压缩机的研究姓名：姜辉申请学位级别：硕士专业：机械设计及理论指导教师：吴昌林20070131华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 I摘 要 压缩机种类繁多，多作用式回转压缩机是容积式压缩机的一种，目前常见的回转式压缩机有螺杆压缩机，滑片压缩机，滚动转子压缩机等。多作用是指发生器输入一个运动周期，输出做功多于一次。本文利用非圆齿轮设计了一种多作用发生器，在此发生器的基础上，探求设计一种新型结构的回转式压缩机，其特点是转子回转一周过程内，气缸能有几十甚至上百次吸、排气动作，大大提高了压缩机的容积效率；另外，缸体型线简单，整机尺寸小，成本低。 多作用发生
2、器是压缩机工作的基础，其性能优劣对压缩机的效率影响很大。文章通过压缩机的运动分析，提出了对发生器输出运动的要求，根据此要求研究了两种非圆齿轮传动型式，即高阶椭圆齿轮传动和组合式非圆齿轮传动。高阶椭圆齿轮传动能得到连续变化的速度，传动平稳，载荷均匀，但作用次数较少；组合式非圆齿轮传动只有高、低周期变化的两种转速，传动中有冲击，但在电机转速不太高时冲击力较小，对压缩机影响不大。经过比较，选择了组合式非圆齿轮方案。 转子和气缸是压缩机的核心部件，在介绍多作用压缩机工作原理及工作过程后，介绍了转子和气缸的结构设计。实验结果表明，多作用发生器实现了多作用式运动规律，其动作达到了设计要求。吸、排气实验中两
3、种配气方式都观察到了吸、排气效果，说明配气方案是可行的。结合样机实验，分析了摩擦，泄漏和密封的问题并提出了相应的解决方案。文章最后对多作用容积机器的后续研究方向和研究重点作了探讨。 关键词：容积式机器 多作用 组合式非圆齿轮 转子 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 IIAbstract There is a wide variety of compressors. Some of the commonly seen rotary compressors are screw compressor, vane compressor and rolling- rotary compre
4、ssor. Multi- action rotary compressor is also a rotary compressor. Multi- action indicates that with the importation of a campaign cycle of impetus- generator, the volume- machine can operate more than one time. This article introduces a type of multi- action generator with noncircular gear and trie
5、s to design a new type of rotary compressor based on the device. The advantages of the compressor discussed here are its higher volumetric efficiency and lower cost. The cylinder can suck and exhaust dozens of or even hundreds of times during a circle of the axis, and besides, the design of a simple
6、r curve and smaller size of the whole machine can reduce its cost. This article firstly puts forward the requirements of the generator after analyzing the motion of the compressor since the compressor operates on and is strongly influenced by the capability of the multi- action generator; and then t
7、he article discusses two types of transmission model: high band oval gear and combined noncircular gear. The former, with a smooth transmission symmetrical load and yet less actions, has a continuously- changing speed during a cycle, while the latter has only high and low rotary speed and there are
8、during- transmission impacts, but the impacts will not cause big problems while the motor working in low speed, so, after comparing we choose the latter, combined noncircular gear. After introducing the working principles and process of the multi- action compressor, the design of the rotor and cylin
9、der (the key parts of compressor) is proposed in the article. And according to the experiments of compressor model, the problems of friction, leak, and seal are analyzed and the corresponding solutions are sought. At the end of the article, the research direction and the focus of the multi- action v
10、olume machine are discussed. Keywords: volume machine; multi- action; combined noncircular gear; rotor 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 I独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 日期： 年 月 日 学位论文版权使用
11、授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版， 允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本论文属于 （请在以上方框内打“” ） 学位论文作者签名： 指导教师签名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日保密，在 年解密后适用本授权书。 不保密。 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 11 绪 论 1 . 1 本课题来源、目的、意义 课题来源：本课题来源于泵类发明专利多作用微容积式机器（申请
12、号：9 5 2 2 9 0 4 1 . 5 ，公开号：C N 1 1 3 3 3 9 9 A ） 。 研究目的：在“多作用微容积式机器”的基础上，继续研究，完善多作用发生器，设计压缩机的转子和缸体，最终开发出能投放市场的有竞争力的压缩机产品。 压缩机是用来提高流体压力和输送流体的机械，是气源装置中的主体，它是将原动机（通常是电动机）的机械能转换成流体压力能的装置，是压缩流体的压力发生装置。它的种类很多，用途极广，故有“通用机械”之称。科学技术的发展，使得压缩机在国民经济建设的许多部门中成为必不可少的关键设备之一，成为单独的一大类机械产品。其应用范围遍及石油、化工、冶金、电力、机械、轻工、纺织、
13、汽车制造、电子、食品、医药、生化、国防、科研等行业和部门 1 2 。随着我国工业、农业和经济等各方面的迅猛发展，对压缩机的性能、体积、可靠性和成本等的要求也随之大为提高，开发大排量、高效率、小体积、低成本的压缩机产品，将对国民经济的发展起到促进作用。 1 . 2 回转式压缩机的优缺点 压缩机的种类很多，按工作原理可分为容积型压缩机和速度型压缩机。对空气压缩机来说，容积型压缩机的工作原理是压缩气体的体积，使单位体积内气体分子的密度增加以提高压缩空气的压力；速度型压缩机的工作原理是提高气体分子的运动速度，使气体分子具有的动能转化为气体的压力能，从而提高压缩空气的压力 3 。 回转式压缩机的优点有如
14、结构简单，维修方便排气平稳而无脉动，且排气量大。但其缺点是密封较困难，效率低，噪声较大 4 。具体说来，回转式压缩机有如下优点： （1 ）没有往复运动机构，一般也没有气阀，零部件（特别是易损部件）少，结构简单、紧凑，因而制造方便，成本低廉；同时，操作简便，维修周期长，易于实现自动化。 （2 ）回转式压缩机的排气量与排气压力几乎无关，与往复式压缩机一样，具有强制输气的特征。 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 2（3 ）回转式压缩机运动机件的动力平衡性好，故压缩机的转速高、基础小。这一优点，在移动式机器中尤为明显。 （4 ）回转式压缩机转速高，可以和高速原动机（如电动机、内燃机等）直
15、接相联。高转速带来了机组尺寸小、重量轻的优点。同时，在转子每转一周之内，通常有多次排气过程，所以它输气均匀、压力脉动小，不需设置大容量的储气罐。 （5 ）回转式压缩机的适应性强，在较广的工况范围内保持搞效率。排气量小时，不像速度式压缩机那样会产生喘振现象。 （6 ）在某些类型的回转式压缩机（如罗茨鼓风机、螺杆式压缩机）中，运动机件相互之间，以及运动机件与固定机件之间，并不直接接触，在工作容积的周壁上无需润滑， 可以保证气体的洁净， 做到绝对无油的压送气体 （这类机器称为无油回转式压缩机） 。同时，由于相对运动的机件之间存在间隙以及没有气阀，故它能压送混浊和带液滴、含粉尘的气体。 但是，回转式压
16、缩机也有它的缺点，这些缺点是： （1 ）由于转数较高，加之工作容积与吸、排气孔口周期地相通、切断，产生较为强烈的空气动力噪声，其中以螺杆式压缩机、罗茨鼓风机尤为突出，若不采取减噪消音措施，就不能被用户所乐用。 （2 ）许多回转式压缩机，如螺杆式、罗茨式、转子式等，运动机件表面多半呈曲面形状，以其啮合运动使工作容积改变，这些曲面的加工及其检验均较复杂，有的还需使用专用设备。 （3 ）回转式压缩机工作容积的周壁，大多不呈圆柱形，使运动机件之间或运动机件与固定机件之间的密封问题较难满意解决，通常仅以其间保持一定的运动间隙达到密封，气体通过间隙势必产生泄漏，这就限制了回转式压缩机难以达到较高的终了压力。 回转式压缩机大多作为中、小排气量，中、低压压缩机或鼓风机之用。目前，回转式压缩机在冶金、化工、石油、交通运输、机械制造
