基于I—DEAS的单螺杆压缩机啮合副润滑特性的研究
有机朗肯循环系统孤网运行的实验研究
2017年第36卷第10期 CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS·3577·化 工 进展有机朗肯循环系统孤网运行的实验研究曹泷，刘秀龙，张鸣，徐进良（华北电力大学低品位能源多相流与传热北京市重点实验室，北京102206）摘要：针对孤网环境下有机郎肯（ORC ）系统的实际应用，以R245fa 为工质，采用单螺杆膨胀机与同步发电机同轴联动，设计集成了一台10kW 级的小型ORC 机组，并以10.5kW 的卤素灯阵作为孤网负载，就地消耗机组输出的电能。
实验中在115℃热源条件下通过调整负载容量改变ORC 系统的运行工况，对不同负载与膨胀机转速下ORC 系统性能进行实验研究。
实验数据表明：单螺杆膨胀机的性能较为优良，其等熵效率最大值为84.1%，随负载及膨胀机转速的增加而减小。
工质泵的实际运行效率为8.31%～19.10%，其等熵效率随负载及转速增大而变大，最大值为73.97%。
工质泵的机械效率较低，仅为19.22%～36.82%，与负载及膨胀机转速之间没有明显关系，较低的机械效率是工质泵实际运行效率偏低的主要原因。
机组电功随负载及膨胀机转速的增加而增大，最大发电量与发电效率分别为5.86kW 与7.38%。
关键词：有机朗肯循环；孤网；R245fa ；单螺杆膨胀机；系统集成中图分类号：TK11+5 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2017）10–3577–07 DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2017-0194Experimental study of an integrated organic Rankine cycle system underisolated network operating conditionCAO Shuang ，LIU Xiulong ，ZHANG Ming ，XU Jinliang（Beijing Key Laboratory of Multiphase Flow and Heat Transfer for Low Grade Energy ，North China Electric PowerUniversity ，Beijing 102206，China ）Abstract ：The test results of a 10kW integrated organic Rankine cycle （ORC ）system with R245fa as the working fluid under isolated network operating condition were presented in this paper. A single screw expander was integrated in the system to drive the synchronous generator to generate electric power. The 10.5kW halogen lamp array was used as the load to consume the generated electric power. Two independent parameters ，the load capacity and the expander speed ，were varied during the test. The ORC system characteristics were analyzed at the heat source temperature of 115℃. The experimental data showed that the single screw expander performed very well. The maximum expander isentropic efficiency was 84.1%，which decreased with increase of load and expander speed. The maximum isentropic efficiency of working fluid pump was 73.97%，which increased with the increase of load and expander speed. The mechanical efficiency of the working fluid pump was only 19.22%—36.82%，and had no obvious relationship with the load and the expander speed. The generated electric power increased with the increase of load and expander speed. The maximum generated electric power and the electrical efficiency were 5.86kW and 7.38%，respectively. Key words ：organic Rankine cycle ；isolated network ；R245fa ；single screw expander ；system integration利用技术研究。
大金单螺杆冷水机
大金三石人的信念
试运转检查
水分分析
为客户提供 称心如意的优秀产品
出厂前综合检测
在取得国家压力容器制造 资格的前提下，我公司生产的 冷水机组多次通过了国家有关 权威机构的性能测试和抽样检 验。
公司按照严格的质量管理 体系运作，已于2000年4月通 过了英国SGS国际认证公司的 ISO9002国际质量认证。
先进的单螺杆压缩机
从传统的往复式压缩机到旋转式压缩机，从双螺 杆压缩机进而发展到单螺杆压缩机，人类发明的每一次 飞跃，都给人们带来了科技进步的喜悦。
单螺杆压缩机，由于其合理的结构设计，成为压缩 式机器受力最理想的一种设计，同时也成为压缩机领域 内最先进的一种技术。
压缩机比较（往复式－单螺杆式）
高耐用性
零件个数（比例） 检修周期
1.0 8，000小时
检修时更换的 主要零件
一套套筒轴承、 阀门、阀门弹簧、
活塞环
0.4
40,000小时（约7 年）
轴承、门转子 （必要时）
轻量和小型化
重量比
1.0
0.8
尺寸比
2000年秋季将陆续推出CUW160、180、200、280、300B5Y等新机型。
CCUUWW4400、、5500、、6600BB55YY冷冷水水机机组组
CCUUWW8800、、110000、、112200BB55YY冷冷水水机机组组
长寿命的轴承设计
• 由于轴承受力的平衡使单螺杆压缩机可以使用磨损性小的滚动轴 承。
• 在构造上对轴承尺寸的无限制性，因此在设计时可以选用设计寿 命长的轴承。
• 大金单螺杆压缩机全部使用了设计寿命10万小时以上的轴承。
变工况条件下单螺杆膨胀机膨胀比的实验研究
ε internal =
pin pout
(3)
式中， pin 为进气瞬间压力(即进气结束时基元容积内的压力)， pout 为排气瞬间压力(即膨胀结束时基元容 积内的压力)，单位为 MPa。 单螺杆膨胀机外膨胀比的关系式如下：
ε duct =
p1 p2
(4)
式中， p1 为进气管道压力、 p2 为排气管道压力，单位为 MPa。
收稿日期：2017年11月24日；录用日期：2017年12月7日；发布日期：2017年12月14日
摘
要
在中低温余热回收利用中，有机朗肯循环被认为是具有较大潜力的技术方向。膨胀机作为有机朗肯循环 的输出动力设备起着至关重要的作用，而单螺杆膨胀机由于其独特的结构和工作特性使得其在节能和可 再生能源利用领域具有较好的应用前景。除了膨胀机效率，膨胀比是膨胀机另一个重要的性能参数，其 对有机朗肯循环系统的热效率影响很大。本文通过对本实验室设计的单螺杆膨胀机样机进行实验研究， 分析了单螺杆膨胀机内、外膨胀比随工况的变化规律。实验结果发现，内膨胀比随着转速的增加逐渐增 大，外膨胀比则逐渐下降。单螺杆膨胀机内、外膨胀比都随着进气压力的增加而增加。当进气压力区间 为0.4~0.65 MPa时，外膨胀比变化范围为3.26~3.73，内膨胀比变化范围为4.8~8.0。可以发现，单螺杆 膨胀机内膨胀比受工况的影响较大，外膨胀比受背压影响，但变化幅度较小。
2.2. 实验台简介
2.2.1. 单螺杆膨胀机的工艺流程 实验台主要针对本实验室设计的单螺杆膨胀机样机进行性能测试，选用压缩空气作为测试工质。单 螺杆膨胀机样机的性能测试实验平台的流程如图 1 所示。 压缩机提供的高压空气进入单螺杆膨胀机内膨胀做功，做完功的气体经油气分离器引至室外排出。 膨胀机输出的轴功通过扭矩仪测出，同时用涡流测功机为假负载消耗轴功。在膨胀机的进出口管路上布 置有各种传感器，用于监测膨胀机进出口的压力、温度以及流量参数。
基于虚拟样机技术的渐开线齿轮啮合摩擦动力学研究
基 于 虚 拟 样 机 技 术 的 渐 开 线 齿 轮 啮 合摩 擦 动 力学 研 究
石 莹 江亲瑜 李宝 良
辽 宁大 连 １６２ ） ０ ８ １
（ 大连交通大学机 械工程 学院
摘 要 ：基 于 虚拟 样 机技 术 ，考 虑齿 轮 啮合 过 程 中摩擦 力 对 接触 碰 撞 力 的影 响 ，用 Ａ Ａ Ｄ ＭＳ软件 建 立渐 开 线 齿 轮 啮合
Ｓｈ ｎ Ｊａｎ ｎ ｕ Ｌ ｏｉ ｇ ｉ Ｙｉｇ ｉ ｇ Ｑｉｙ ｉ Ｂａ ｌ ａｎ
（ ｃｏｌ ｆ ｅｈｎ ａ Ｅ ｇ ｅｒ ｇＤ ｌ ｎＪ ｏ ｎ ｎ ｅ ｉ ， ａａ ｉ ｎ ｇ１６ ２ ， ｈ ａ Ｓｈｏ ｏ Ｍ ｃ ａｉ ｌ ｎｉ ｅｉ ，ａ ａ ｉ ｔ ｇＵ ｉ ｒ ｔ Ｄ ｉ Ｌａ ｉ １０ ８ Ｃ ｉ ） ｃ ｎ ｎ ｉ ａｏ 开发过程 中 ，将分 散的零部件 设计 和分 析技 术 （ 指在 某单 一 系统 中零 部件的 Ｃ Ｄ和 Ｆ Ａ技术 ）揉合在一起 ，在计算机上 Ａ Ｅ 建造出产品 的整体模型 ，并针对该产 品在 投入使 用后
Ａｂ ｔａ ｔ Ｂａ ｅ ｎ ｖｒｕ ｌ ｐ ｏｏｙ ｎ ｅ ｈ ｏｏ ｙ， ｎ ｏ ｓｄ ｒｎ ｈ ｎ ｕ ｎ ｅ ｆ ｆｉｔ ｎ ｏ ｉ ａ ｔ ｌａ ｉ ｈ ｓｒ ｃ ： ｓ ｄ ｏ ｉ ａ ｒｔ ｔｐｉｇ ｔ ｃ ｎ ｌｇ ａ ｄ ｃ ｎ ｉ ｅｉ ｇ ｔ ｅ ｉｆ ｅ ｃ ｏ ｒｃｉ ｎ ｍｐ ｃ ｏ ｄ ｎ ｔ ｅ ｔ ｌ ｏ ｐ ｏ ｅ ｓｏ ｅ ｒｍｅ ｈ ｎ ｔ ｅ ｄ ｎ ｍｉ ｄ ｌｏ ｎ ｏｕ ｅ ｇ ａ ｓ ｉ ｇｗａ ｓａ ｌ ｈ ｄ ｂ ｒ ｃ ｓ ｆｇ ａ ｓ ｉ ｇ，ｈ ｙ ａ ｃ ｍｏ ｅ ｆｉ ｖ ｌ ｔ ｅ ｒｍｅ ｈ ｎ ｓｅ ｔｂ ｉ ｅ ｙ ＡＤＡＭＳ． ｈ ｉ ｌｔｏ ｎ ｌｓｓ ｓ Ｔ ｅ ｓｍｕ ａｉｎ ａ ａｙ ｉ ｗａ ｅ ｉｅ Ｔｈ ｅ ｕｔ ｆｓｍｕ ａｉｎ ａ ａｙ ｉ ｒ ａ ｉａｌ ｎ ｃ ｎｏ ｍｉ ｔ ｈ ｔｏ ｈ ｈ ｏ ｅｉ ａｃ ｌｔｏ Ｔ ｅ ｖ ｒａ ｓ ｒ ａ ｚ ｄ． ｅｒ ｓ ｌｓｏ ｉ ｌｔｏ ｎ ｌｓｓａｅ ｂ ｓｃ ｌ ｉ ｏ ｆｒ ｔ ｗｉ ｔ ａ ｆｔ ｅｔ ｅ ｒ ｔ ｃ ｌｕ ａｉｎ． ｈ ａ ｉ— ｌ ｙ ｙ ｈ ｃ
制冷压缩机的单螺杆与双螺杆比较
制冷压缩机的单螺杆与双螺杆比较螺杆机螺杆式制冷压缩机是一种容积型回转式压缩机，由于其高效、耐久、结构紧凑和对负载进行平稳调节的特点，兼有了活塞式压缩机和离心式压缩机二者的优点，从而逐渐在活塞式和离心式之间找到自己的位置，并在一定冷量范围内有加速取代活塞式和离心式制冷压缩机的趋势，在食品冷冻、冷藏、制冰、民用及商用空调、工业制冷等领域广泛得到应用。
螺杆式制冷压缩机从压缩机原理上可分为双螺杆（twin screw）和单螺杆(single screw)。
历史及背景螺杆式压缩机是由瑞典人Lysholm里斯曼发明而由瑞典SRM公司（双螺杆）和法国人Zimmern 辛麦恩（单螺杆）研制成功的。
在经历了二十多年的从开发到发展的过程，螺杆机已取得相当的成就。
螺杆式制冷压缩机由于没有进排气阀片、运动部件及易损件少，使它具有20,000到50,000小时的运转周期，甚至可达100,000小时。
目前在双、单螺杆压缩机技术发展上主要表现为：1、中间补气的经济器系统的研究及推广应用；2、压缩机内容积无级调节；3、高效率新型线的开发应用。
在制冷空调领域内，首先应用的是开启式螺杆压缩机，在经历了七十年代大发展时期后，由于制冷装置的应用普及和以改善部分负荷特性的多机组化的发展趋势，螺杆机在中、大型机保持稳步发展的同时，中、小型机尤其是半封闭式及全封闭式螺杆压缩机已得到了市场的广泛重视和青眯。
我们认为，下一步螺杆机的发展走势将是在进一步发挥螺杆机的传统固有技术优势，积极开发和利用新技术的基础上，扬长避短，从而在正拥有广阔市场的往复机制冷容量范围内开拓中小型螺杆压缩机的销售市场。
一、双螺杆压缩机以瑞典SRM型线系列为主导，先后经历SRM非对称型线、对称型线、又非对称型线、X、Sigma（5:7）、GHH（5:6）、SRM-D、α、β等型线，以后各公司又开发自己的专利型线。
除上述所提及的新齿形的发展外，目前双螺杆主要发展趋势为：1、转子加工精度的提高和质量稳定性；2、开启式双螺杆机在结构和应用上的不足已引起厂家和市场的重视；3、重量级滚动轴承的应用，以提高主机运转寿命和为压缩机小型化、封闭化提供必要条件；4、合成冷冻机油的应用；5、压缩机结构更趋合理和紧凑。
制冷压缩机的单螺杆与双螺杆比较
制冷压缩机的单螺杆与双螺杆比较螺杆机螺杆式制冷压缩机是一种容积型回转式压缩机，由于其高效、耐久、结构紧凑和对负载进行平稳调节的特点，兼有了活塞式压缩机和离心式压缩机二者的优点，从而逐渐在活塞式和离心式之间找到自己的位置，并在一定冷量范围内有加速取代活塞式和离心式制冷压缩机的趋势，在食品冷冻、冷藏、制冰、民用及商用空调、工业制冷等领域广泛得到应用。
螺杆式制冷压缩机从压缩机原理上可分为双螺杆（twin screw）和单螺杆(single screw)。
历史及背景螺杆式压缩机是由瑞典人Lysholm里斯曼发明而由瑞典SRM公司（双螺杆）和法国人Zimmern辛麦恩（单螺杆）研制成功的。
在经历了二十多年的从开发到发展的过程，螺杆机已取得相当的成就。
螺杆式制冷压缩机由于没有进排气阀片、运动部件及易损件少，使它具有20,000到50,000小时的运转周期，甚至可达100,000小时。
目前在双、单螺杆压缩机技术发展上主要表现为：1、中间补气的经济器系统的研究及推广应用；2、压缩机内容积无级调节；3、高效率新型线的开发应用。
在制冷空调领域内，首先应用的是开启式螺杆压缩机，在经历了七十年代大发展时期后，由于制冷装置的应用普及和以改善部分负荷特性的多机组化的发展趋势，螺杆机在中、大型机保持稳步发展的同时，中、小型机尤其是半封闭式及全封闭式螺杆压缩机已得到了市场的广泛重视和青眯。
我们认为，下一步螺杆机的发展走势将是在进一步发挥螺杆机的传统固有技术优势，积极开发和利用新技术的基础上，扬长避短，从而在正拥有广阔市场的往复机制冷容量范围内开拓中小型螺杆压缩机的销售市场。
一、双螺杆压缩机以瑞典SRM型线系列为主导，先后经历SRM非对称型线、对称型线、又非对称型线、X、Sigma（5:7）、GHH（5:6）、SRM-D、α、β等型线，以后各公司又开发自己的专利型线。
除上述所提及的新齿形的发展外，目前双螺杆主要发展趋势为：1、转子加工精度的提高和质量稳定性；2、开启式双螺杆机在结构和应用上的不足已引起厂家和市场的重视；3、重量级滚动轴承的应用，以提高主机运转寿命和为压缩机小型化、封闭化提供必要条件；4、合成冷冻机油的应用；5、压缩机结构更趋合理和紧凑。
顾临怡个人简历
顾临怡个人简历顾临怡，男，1973年3月生，副教授，工学博士，中国机械工程学会高级会员。
1998年12月毕业于浙江大学机械系流体传动及控制专业，毕业后留所工作至今。
研究方向有工程机械电液控制、新型节能型液压系统、深海水下装备的能量供给与电液控制、船用电液控制系统、深海水下机器人的高效液压推进技术以及深海沉积物保压取样技术，独创开关液压源理论、定流网络二次调节理论、深海水压发电理论、深海沉积物无源保压采样理论。
近年来承担的工作和取得的成果有：u在国际上首次提出了开关液压源（一种新型节能型液压系统）的概念以及它的工程实现，系统地提出了开关液压源理论，并取得了台架试验的成功。
u在国际上首次提出了定流网络二次调节液压系统的概念以及它的工程实现。
u在国际上首次提出了深海水压型能量供给系统（利用深海水压提供能源）的原理以及它的工程实现，并成功地进行了3000米深海试验。
u在国际上首次提出了对深海沉积物样品进行无源保压采样的原理以及它的工程实现，并成功地进行了3500米深海试验，大幅度降低了保压采样成本。
u在国内核心期刊和国际会议上发表或录用论文30篇，其中被EI收录8篇。
u授权发明专利15项，实用新型专利16项。
u获浙江省科技进步二等奖1项。
u3项科研成果通过浙江省科技厅鉴定。
u主持或作为第二完成人承担国自基金、国家863、国防型号工程等科研项目19项。
发表论文1.顾临怡，王峰，陈鹰，章艳．基于开关液压源的深海水压型能量供给技术研究．机械工程学报，2004，40(5)：141-144 CN11-2187/TH+2004+5+141，被EI收录。
2.顾临怡，曹建伟，邱敏秀．定流网络二次调节液压系统．机械工程学报，2003，39(3)：76~80 CN11-2187/TH+2003+3+76，被EI收录。
3.顾临怡，邱敏秀，金波，曹建伟．由液压总线和开关液压源构成的新原理液压系统．机械工程学报，2003，39(1)：84~88 CN11-2187/TH+2003+1+84，被EI收录。
单螺杆压缩机型线设计及加工技术研究
（） ５
图 ６ 星轮齿顶面 啮合线 区
次包 络 时 ， 圆柱 面上 任 意 一接 触 点 处 的单
图 ２所示 的星 轮齿 顶型 线为 最近 发展 起来 的一 种
新型的啮合副…。其星轮齿顶及其共轭的螺杆螺 槽槽底均为直线型。这种设计给单 螺杆转子的加 工带来 方便 ， 别 适 用 于 采用 五 坐标 数 控 加 工 中 特
心加 工转 子 。
形状复杂 ， 因而涉及到型线设计 的合理性 、 利于加 工性 ， 同时对制造 、 配精度等因素至关重要 ， 装 上各 因素 又很 大程 度上 影响到 压缩 机 的性能 。据
此， 本文 对单 螺 杆 压缩 机 的 型线 设 计 和 几 何特 性 及对应 的加 工 方法进 行 了系统 的分析研 究 。
２ 理论 型线 方 程
单螺杆压缩机啮合副型线包括星轮齿侧工作 面 和星 轮齿 顶 工作 面 。齿侧 工作 面 的型 线 如 图 １ 所示 ， 属于圆柱． 圆柱包络啮合副。星轮齿侧工作 面 ２一ｌ 和 ２一ｌ ａ ｂ分别 为 回转轴 线 ０和 的圆柱
Ｓｕ ｙ Ｏ Ｐ ｏｉ ｔ ｄ Ｎ ｒ ｆ ｅＧ ｎ ｒ ｔ ｎ ａ ｄ Ｍ ｍｍ自ｃ ｌ ｇ ｆ ｒ Ｓ ｎ ｌ ｃ ｌ ｅ ｅａ ｏ ｎ ｉ ｈ血 ｏ ｉ ｇ ｅ ｓ ｎ ＜ 舢 １ ｐ 髑 ０ ｒ ｒ
丑ｌｕ ｌｎ Ｚ １ ｅ ｇ Ｘｉ ０ ｊｇ Ⅲ ｎ Ｆ ｎ ｉｃ Ｓ ｕＰ ｎ￣ ｅｇ ｇＺ ｗ ｎ ｈ ｅｇ ｎ
维普资讯
１ ４
流
体
机
械
２０ ０２年第 ３ ０卷第 ２ 期
文章编号 ： １ — ｏ ２（０２ ０— ０ １—０ ∞５ — ３９２０ ）２ —０４ ４
单 螺 杆 压 缩 机 型 线 设 计 及 加 工 技术 研 究
基于单级中压单螺杆压缩机原理的船用压缩机研究
排 气温 度 很 高 （ ２ ０Ｃ ） 加机 舱 温 度 ； 约 ０ ￣ ，增 ５）由于 设 计结 构 不 合理 ，可靠 性 差 ，亦 会 增 加人 员 操 作 产生
的重 大安 全 隐患 。
作者 简介 ：
章根 国 （９５ １７一），男 ，安徽人 ，主要从事单螺杆 压缩机技 术研 究。
Ｋｅ ｗ ｏ ｄ ： ｉｇ ｅｓａ ｅａ ｄｍｉ －ｒ ｓｕ ｅ ｓｎ ｌ ｃｅ ； ａｉ ｅｃ ｍｐ ｅ ｓ ｒ ｙ ｒ ｓ ｓｎ ｌ－ｔｇ ｎ ｄ－ ｅ ｓ ｒ ； ｉｇ ｅｓ ｒｗ ｍ ｒｎ ｏ ｒ ｓｏ － ｐ
０ 引言
目前 我 国 船舶 柴 油 机 启动 用 压 缩机 仍 是 使用 上 世 纪 的老 式 活塞 式 空 气压 缩 机 ，需 经 二 级压 缩 才 能达 到 排气 压力 ３ＭＰ 存 在结 构复 杂 、振 动大 、易损 件多 、 ａ，
过滤后的压缩机油经回油管 （ ４）及回油口 （ 返 回 ３）
主机 ，气 体 进入 压力 释放 阀 ；压力 释放 阀 （ 的 通径 １） 及释 放 压 力根 据 设 计 计算 的 压 力及 其 排 气量 设 定 （ 图 ３） 从 而有 效提 高船 用单 级 中压单 螺杆 压缩 机可靠 性 。 ，
中图 分 类 号 ： Ｕ６ ４５ ６ ．＋１ 文 献标 识 码 ：Ａ
Ｒ ｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ａ ｉ ｍ ｐｒ ｓ ｏ ｓ ｄ ｏ ｍ ｐｒ ｓ ｏ ｉ ｉ ｌ ｆ ｓ ａ ｃ ｎ Ｍ ｒｎｅＣｏ ｅ ｓ ｒＢａ ｅ ｎ Ｃｏ ｅ ｓ ｒＰｒｎｃｐ ｅｏ Ｓｉ ｇ ｅ ｓａ ｅＭ ｉ ｐｒ ｓ ｕｒ ｉ ｌ ｒ ｗ ｎ ｌ－ｔ ｇ ｄ— ｅ ｓ ｅｓｎｇ ｅＳｃ ｅ
温度 高 、可靠 性 差 等 缺点 。研 究发 展 ，其 原 因 包 括 以
国内螺杆式制冷压缩机行业现状与发展趋势
第１２卷第２期２ ０ １ ２年４月ＲＥＦＲＩＧＥＲＡＴＩＯＮ ＡＮＤ ＡＩＲ－ＣＯＮＤＩＴＩＯＮＩＮＧ ９０－９４收稿日期：２０１１－１２－１４作者简介：陈文卿，在读博士研究生，研究方向为螺杆式制冷压缩机流动与换热。
国内螺杆式制冷压缩机行业现状与发展趋势陈文卿 沈九兵 邢子文（西安交通大学能源与动力工程学院）摘 要 螺杆式制冷压缩机进入国内市场已有３０多年，如今已逐步取代其他型式压缩机，成为中、高容量制冷空调系统的优势选择，市场份额逐年增加。
本文从转子型线、转子加工、喷油及补气技术和控制调节技术等多个方面阐述我国螺杆式制冷压缩机行业所取得的技术进步，介绍螺杆式制冷压缩机在热泵及冷冻冷藏行业中的应用，指出目前国产螺杆式制冷压缩机在生产制造及控制系统方面存在的几点不足，预测螺杆式制冷压缩机的未来发展趋势，力求为我国螺杆式制冷压缩机的自主研发创新起到指导性作用。
关键词 螺杆式压缩机；制冷；转子；型线；容量调节；发展趋势Ｃｕｒｒｅｎｔ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｔｒｅｎｄ ｏｆ ｓｃｒｅｗ ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎ ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ ｉｎ ＣｈｉｎａＣｈｅｎ Ｗｅｎｑｉｎｇ Ｓｈｅｎ Ｊｉｕｂｉｎｇ Ｘｉｎｇ Ｚｉｗｅｎ（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｎｅｒｇｙ ａｎｄ Ｐｏｗｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ’ａｎ Ｊｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ）ＡＢＳＴＲＡＣＴ Ｓｃｒｅｗ ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ ｅｎｔｅｒｅｄ ｄｏｍｅｓｔｉｃ ｍａｒｋｅｔ ３０ ｙｅａｒｓ ａｇｏ，ａｎｄ ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｅｄｏｔｈｅｒ ｓｔｙｌｅ ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒｓ ｇｒａｄｕａｌｌｙ ａｎｄ ｉｓ ｂｅｃｏｍｉｎｇ ｔｈｅ ｓｕｐｅｒｉｏｒ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｉｎ ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎａｎｄ ａｉｒ－ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｍｅｄｉｕｍ ａｎｄ ｈｉｇｈ ｃａｐａｃｉｔｙ ｗｉｔｈ ｉｔｓ ｍａｒｋｅｔ ｓｈａｒｅ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｙｅａｒ ｂｙ ｙｅａｒ．Ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｓｃｒｅｗ ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎ ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ ｉｎｄｕｓｔｒｙｉｎ Ｃｈｉｎａ ｉｓ ｅｌａｂｏｒａｔｅｄ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ａｓｐｅｃｔｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｒｏｔｏｒ ｐｒｏｆｉｌｅ ｌｉｎｅ，ｒｏｔｏｒ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，ｉｎｊｅｃ－ｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｃａｐａｃｉｔｙ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ ｓｏ ｏｎ．Ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｃｒｅｗ ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ ｉｎｔｏｈｅａｔ ｐｕｍｐ ａｎｄ ｆｒｅｅｚｅ ａｎｄ ｃｏｌｄ ｓｔｏｒａｇｅ ｉｓ ａｌｓｏ ｂｒｉｅｆｌｙ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｈｅｒｅ ａｒｅ ｓｔｉｌｌｓｏｍｅ ｄｅｆｉｃｉｅｎｃｉｅｓ ｒｅｑｕｉｒｉｎｇ ｍｏｒｅ ｅｆｆｏｒｔｓ ｔｏ ｂｅ ｏｖｅｒｃｏｍｅ ｉｎ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍｆｏｒ ｄｏｍｅｓｔｉｃ ｓｃｒｅｗ ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ．Ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｔｒｅｎｄ ｏｆ ｓｃｒｅｗ ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ ｉｓ ｃａｕｔｉｏｕｓｌｙｐｒｅｄｉｃｔｅｄ．Ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ｉｓ ｈｏｐｅｄ ｔｏ ｐｒｏｖｉｄｅ ｓｏｍｅ ａｃｔｕａｌ ｇｕｉｄａｎｃｅ ｆｏｒ ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ ｒｅｓｅａｒｃｈａｎｄ ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ．ＫＥＹ ＷＯＲＤＳ ｓｃｒｅｗ ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ；ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎ；ｒｏｔｏｒ；ｐｒｏｆｉｌｅ ｌｉｎｅ；ｃａｐａｃｉｔｙ ｃｏｎｔｒｏｌ；ｄｅｖｅ－ｌｏｐｍｅｎｔ ｔｒｅｎｄ 通常所称的螺杆式压缩机是指双螺杆式压缩机，其发展史可以追溯到１８７８年德国人Ｈ．Ｋｒｉｈａｒ最先提出的无内压缩螺杆式压缩机以及１９３４年瑞典皇家理工学院教授Ａｌｆ Ｌｙｓｈｏｌｍ设计的螺杆式压缩机及其转子齿型。
华中科技大学2018年教学研究项目公示名单
是否推荐 省级
是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是
备注
人口老龄化背景下多学科交叉推进——社会学类 专业建设与人才培养 思想政治理论课探究型多元教学模式的研究、设 计与实现——以“思想道德修养与法律基础”课 为例 融合时代新媒体专业教育定位与教学模式创新研 究
附件
华中科技大学2018年教学研究项目公示名单
序号 推荐单位 项目名称 负责人 主要合作者 是否推荐 省级 备注
专项项目
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 电子信息与通信学院 马克思主义学院 机械科学与工程学院 机械科学与工程学院 能源与动力工程学院 能源与动力工程学院 船舶与海洋工程学院 土木工程与力学学院 土木工程与力学学院 建筑与城市规划学院 环境科学与工程学院 电气与电子工程学院 电子信息类专业实践教学规范研究 高校大思政立体教学触媒研究与实践 UROP项目驱动的产教协同提高学生科研与创新能 力机制研究 面向CPS教育的《机电传动控制》课程虚拟调试 平台设计 基于新工科背景下人才培养现状分析与对策研究 ——以能源动力类学科为例 能源动力类专业新工科人才培养模式探索与实践 新工科背景下面向工程教育认证的轮机工程专业 课程体系构建 面向新工科多学科交叉为特征的工程力学本科教 育模式研究与实践 基于微课的《结构力学》翻转课堂设计制作与应 用 建筑学科美术课程教学改革的跨学科方法与实践 建环专业“新工科”人才培养课程体系研究 程文青 黄岭峻 熊良山 陈冰 冯晓东 王晓墨 李维嘉 王元勋 龙晓鸿 冷先平 管延文 杨勇 蔡涛 徐学军 邓天平 宋琪 雷鑑铭 曾喻江、罗杰、张林、邓天平、陈林、左冬红、文灏、黑晓 军、桂良启、王邦、刘威、许炜、汪小燕、胡梦兰 谭亚莉、黄长义、成良斌、洪明、张峰、杨金华、沈昊驹、 李建国、杨成林、李翔、闫帅、李杨、邹旭怡 李斌、王书亭、邹小堤、赵明、王峻峰、刘红奇、谭琼、林 勤、李曦、阮春红、刘伦洪、贺松平、谭波、熊良才、朱文 革、朱志娟 袁楚明、谢经明、龚时华、戴泽西、黄弢 孙伟、王晓墨、方海生、冯光 成晓北、王英双、黄晓明、刘志春、黄杰 吴军、徐国华、余祖耀、向先波、吴金波、王建军 李振环、王琳、钱勤、杨新华、张雄、黄敏生、胡洪平、江 雯、周新平、熊永亮、杨辉、陈子光、罗俊、鄢之、熊启林 、胡莉莉、魏俊红、刘大彪、代胡亮、朱亚新 李黎、江宜城、樊剑、戴萍 谭刚毅、徐国燕、王祖君、匡小荣、刘昕、汪浩、王朝霞 蔡磊，徐新华，张延荣，杨群，刘文斌 尹仕、张蓉、曲荣海、王少荣、张明、石东源、饶波、夏冬 辉、李大伟、孔武斌 段善旭、刘邦银、陈昌松、林新春、孔武斌、尹仕、朱秋华 夏增民、刘文琪、王元勋、李卫东 张林、汪小燕、秦臻 朱明、陆三兰、王殊、文灏、闵玉堂 李玲、邹雪城、杨晓非、邹志革、余国义 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是
单螺杆VS双螺杆
双螺杆式压缩机与单螺杆式压缩机的比较发展历史双螺杆式压缩机发明于十九世纪早期，而在本世纪中期已得到广泛应用，现广泛使用于制冷、空调、工业压缩等各个领域。
由于其优良的部分负荷调节性能以及易损件少等突出优点，在行业中深受欢迎。
单螺杆压缩机大约发明于六十年代，十年后才逐渐应用于冷冻、空调领域。
目前大多数应用于空调领域，而在工业制冷领域应用很少。
由于历史较短，技术远不如双螺杆完善，其进一步推广受到较大的限制。
压缩机结构双螺杆由一对平行且啮合的阴阳转子构成，通过两个转子间齿的啮合来压缩制冷剂或其它介质。
同时转子腔上有一调节滑阀可沿转子轴向平行移动，用以调节制冷剂压缩流量，调节性能方便可靠。
单螺杆则只有一个主转子，另有二个从动门转子位于主转子两侧，垂直于主转子布置，并带有无数个齿。
通过主转子的转动，咬合两旁从动转子，并在主从转子的旋转和啮合过程中，压缩制冷剂。
而机组的能量调节也是通过改变调阀的位置来实现的。
性能双螺杆机组的优点已是公认的。
而近几年来一些新增的单螺杆生产厂家也逐渐用强大的市场宣传来作单螺杆机组的应用推广。
很多厂家往往夸大了单螺杆的优点，然而它在油系统设计上的不足之处却越来越受到关注。
单螺杆式压缩机由于运转时靠制冷剂来密封和润滑主转子和两个门转子，而不是双螺杆那样利用两个平行转子间形成的油膜。
单螺杆的润滑油仅仅供油于电机和转子轴承等两部分部件，出于降低成本的考虑，在油路设计上非常简单。
经实际测试，单螺杆机组的换热器中有大量滞留的润滑油。
虽然有些厂家的蒸发器侧设有油引射装置，以回收蒸发器中的润滑油，但回收效果明显不佳，会造成压缩机轴承失油而润滑不足。
另外回收的润滑油从未经过任何油过滤装置，混入油中的杂质不能有效除去，这样的润滑油去润滑压缩机轴承，会造成轴承的的损伤。
单螺杆的压缩机内部还有一油加热器，此加热器在压缩机开始运转前必须启动以加热压缩机内的液态制冷剂为气态，因为大量的液态制冷剂对单螺杆压缩机的启动是极为不利的。
2010年《压缩机技术》总目次
袁 围利
４ １ ｌ
提高无油润滑 复活塞压缩机活 塞环 支承环 使 用 寿 命 的方 法 … … … … … … … … … … … … 曾榆 某 艇 用 空 压 机 双 层 隔 振 汁算 分 析 … … 鲁 克 明 ，等
２ １ ２ ４
脉 动抑制 装置在住复机运行中的作用 …… 郭文涛
利 ｆ Ａ Ｉ Ｂ模 拟 气 阀 阀 片 的 运 动 规 律 ｛Ｍ Ｔ ｊ Ａ
… … … … … … … … … … … … … … …
１ ２ ４
１ ２ ７ １ ２ ９ ２ １ ４ ２ １ ７
… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … …
上俊
３ １ ８
压 缩 机 曲轴 的有 限元 分 析 … … … … … … … … 赵斌
３ ２ ０ ４ ２ ２
丁履 ，等
４ ４
密封 间 隙 对迷 宫 泄 漏 影 响 的 数 值 分 析 … … … … …… … … …
隔膜 压 缩 机在 特 种 溶剂 油 装 置 叶的 应 用 … … 刘 逐 Ｉ 压 缩 机 管 道 振 动 的控 制 标 准 … … … … 韩 省 亮 ，等 离 心 式 下 无 油 螺 打 式 空 压 机 的 性 能 比较 丌
… … … … … … … … … … … … … … … …
张勇
２ １ ０
时频 域 分 析 在 往 复 爪 缩 机 活 塞 磨 损 故 障 诊 断 巾 的应 用 … … 徐 珍 华 ，等 ３ ｌ 全封 闭式 』 饥 【置 电 饥 线 圈 温 度 洲 董 … … … … … … … … 土缩 人 Ｊ 聂红桃 ，等 ３ ４ 往 复 压缩 机 管 线振 动 原 因 识 别 方 法 综 述 … … … … … … … …
螺杆式压缩机
螺杆式压缩机介绍螺杆式压缩机的基本结构是在机体内平行地配置着一对相互啮合的螺旋形转子。
通常对节圆外具有凸齿的转子，称为阳转子或阳螺杆，在节圆外具有凹齿的转子，称为阴转子或阴螺杆。
阳转子与原动机连接，由阳转子带动阴转子转动。
因此，阳转子又称为主动转子，阴转子又称从动转子。
在压缩机机体两端，分别开设一定形状的孔口。
一个供吸气用称作吸气口；另一个供排气用，称作排气口螺杆式压缩机的基本结构：螺杆式压缩机的构造原理工作循环可分为吸气、压缩和排气三个过程。
随着转子旋转，每对相互啮合的齿相继完成相同的工作循环。
螺杆空气压缩机的工作原理1、吸气过程：螺杆式的进气侧吸气口，必须设计得使压缩室可以充分吸气，而螺杆式压缩机并无进气与排气阀组，进气只靠一调节阀的开启、关闭调节，当转子转动时，主副转子的齿沟空间在转至进气端壁开口时，其空间最大，此时转子的齿沟空间与进气口之自由空气相通，因在排气时齿沟之空气被全数排出，排气结束时，齿沟乃处于真空状态，当转到进气口时，外界空气即被吸入，沿轴向流入主副转子的齿沟内。
当空气充满整个齿沟时，转子之进气侧端面转离了机壳之进气口，在齿沟间的空气即被封闭。
2、封闭及输送过程：主副两转子在吸气结束时，其主副转子齿峰会与机壳闭封，此时空气在齿沟内闭封不再外流，即[封闭过程]。
两转子继续转动，其齿峰与齿沟在吸气端吻合，吻合面逐渐向排气端移动。
3、压缩及喷油过程：在输送过程中，啮合面逐渐向排气端移动，亦即啮合面与排气口间的齿沟间渐渐减小，齿沟内之气体逐渐被压缩，压力提高，此即[压缩过程]。
而压缩同时润滑油亦因压力差的作用而喷入压缩室内与室气混合。
4、排气过程：当转子的啮合端面转到与机壳排气相通时，（此时压缩气体之压力最高）被压缩之气体开始排出，直至齿峰与齿沟的啮合面移至排气端面，此时两转子啮合面与机壳排气口这齿沟空间为零，即完成（排气过程），在此同时转子啮合面与机壳进气口之间的齿沟长度又达到最长，其吸气过程又在进行螺杆式压缩机的优点1）螺杆压缩机与活塞压缩机相同，都属于容积式压缩机。
螺杆压缩机 型线设计.
其中：
t t ' ct, c a / r , a R r
内摆线方程：
x a cos(t 0 ) b cos(ct 0 ) tb t t e y a sin( t ) b sin( ct ) 0 0
4.5.2 转子型线分析
封闭容积
吸气封闭容积 排气封闭容积
面积利用系数 气体流动阻力（流线型）
第4章 螺杆压缩机
4.5.2 螺杆转子型线设计方法
压缩机可靠性
足够强度和刚度
转子的齿数、齿高
便于加工制造
刀具容易.3 典型螺杆型线分析
第一代型线——对称圆弧齿形（20世纪30年 代——>50年代末） 原始对称圆弧齿形
c Aa r
共轭曲线
x2 A a cos 2 b cos c1 r2t y2 A a sin 2 b sin c2 0
（3）点啮合摆线（滚圆为转子2 的节圆） 的共轭曲线蜕化为x轴上一点。
4.5.2 转子型线分析
4.5.2 转子型线分析
渐开线
• 渐开线的共轭曲线仍为渐开线 • 渐开线的啮合线是此二渐开线基圆的内公 切线（直线）
第4章 螺杆压缩机
4.5.2 螺杆转子型线设计方法
型线的设计要求——型线影响到螺杆压缩机 哪些方面？
转子能否正确啮合 压缩机经济性
泄漏
轴向气密性（泄漏三角形） 横向气密性（ 接触线连续、长度）
W C B F H
3 W
G
O2 E D
O1
O2 2
1
O1
A
4.5.3 典型螺杆型线分析
INDUSTRIAL AUTOMATION PROCESS SIMULATION FOR FLUID
专利名称：INDUSTRIAL AUTOMATION PROCESSSIMULATION FOR FLUID FLOW发明人：Ian McGregor,David Dawkins,Adam Davidson申请号：US17015524申请日：20200909公开号：US20220075918A1公开日：20220310专利内容由知识产权出版社提供专利附图：摘要：An industrial CAD system is supplemented with features that allow a developer to easily convert a mechanical CAD model of an automation system to a dynamic digital twin capable of simulation within a simulation platform, including simulation of fluiddynamics throughout the system. The features allow the user to label selected elements of a mechanical CAD drawing with “aspects” within the CAD environment, and to add fluid models representing fluids that travel through or are processed by the system. Based on these aspect labels and fluid models, the CAD platform transforms the mechanical CAD model into a dynamic digital twin that can be exported to a simulation and testing platform to facilitate simulation of both machine operation and fluid dynamics申请人：Rockwell Automation Technologies, Inc.地址：Mayfield Heights OH US国籍：US更多信息请下载全文后查看。
某新能源汽车变速箱滚针轴承润滑仿真分析及优化
某新能源汽车变速箱滚针轴承润滑仿真分析及优化徐斌乔良莫家奇(上海捷能汽车技术有限公司,上海201804)摘要:对某新能源变速箱在台架高速试验时因润滑不足而出现输入轴滚针轴承烧毁的问题进行分析㊂基于P a r t i c l e w o r k s软件平台,建立输入轴滚针轴承润滑仿真模型,查看不同转速下的润滑效果㊂以改善滚针轴承润滑为目标,分析加长导油嘴在不同转速下对滚针轴承润滑效果的影响㊂仿真结果表明,加长导油嘴可改善滚针轴承润滑效果,且通过台架试验验证有效㊂关键词:变速箱;滚针轴承;移动粒子半隐式流体分析方法;润滑系统;仿真分析0前言变速箱润滑系统设计是变速箱开发中至关重要的部分,直接影响变速箱内部齿轮㊁轴承等零部件的使用寿命㊂一直以来,变速箱润滑系统设计主要依靠研究人员的经验,通过设计壳体特征,确定润滑形式及油液高度来达到润滑设计要求㊂如果润滑设计存在缺陷,则会引起齿轮㊁轴承等重要零部件的失效,且只能在样机试验阶段才会发现㊂目前,变速箱润滑系统设计验证主要依赖透明壳体台架试验㊂该试验可以清楚看到壳体上轴承的润滑情况,然而对于内部齿轮和滚针轴承润滑情况的观察却较为局限㊂由于样机试制及验证时间长,难以快速锁定设计及改进措施,润滑系统设计已成为制约变速箱开发周期的重要因素㊂目前,关于润滑方面的研究主要集中在数值分析计算方面㊂文献[1]提出了采用齿面移动法对齿轮进行处理的方法㊂文献[2]提出了多相流(V O F)模型,以解决齿轮飞溅润滑存在的较为复杂的油气两相流现象㊂针对润滑系统的设计,文献[3]介绍了一般的减速器润滑系统组成及相关部件的选择㊁计算,并给出了润滑系统设计时的注意事项㊂本文基于移动粒子半隐式流体分析(M P S)方法的P a r t i c l e w o r k s仿真分析软件平台,建立了某新能源变速箱输入轴滚针轴承润滑仿真模型㊂该新能源变速箱的开发为基金项目,属于国家重点研发计划:2018Y F B0105801新型高性价比机电耦合变速箱开发项目㊂本文论述了在查看不同转速下滚针轴承的润滑效果后,结合某变速箱输入轴滚针轴承失效问题,指出润滑不足是滚针轴承失效的根本原因,并提出改进方案,满足了滚针轴承的润滑要求,为润滑系统设计与改进提供了有力支持㊂1滚针轴承失效分析相比传统汽车变速箱,新能源汽车的变速箱要求转速范围更广,低速扭矩更大,对润滑系统的设计要求也更高㊂因此,现有经验已无法满足更高的工况设计要求,容易出现设计问题㊂如图1所示,某新能源车采用的变速箱在台架试验时,在高速工况下出现故障,拆解后发现输入轴滚针轴承失效㊂图中可见该滚针轴承保持架(工程塑料材质)损坏,失效形式表现为典型的因过温过载导致部件烧毁㊂在该滚针轴承处,轴内设计有油孔,通过轴内导油嘴喷油进行了强制润滑,但实际的内部润滑情况不得而知,也无法利用透明壳体润滑试验直接观测㊂此时,研究人员通过润滑仿真软件来模拟输入轴滚针轴承润滑情况,分析失效原因是最有效的方法㊂图1滚针轴承失效图782021 NO.1汽车与新动力2 基于M P S 的局部润滑系统模型搭建2.1 M P S 方法及P a r t i c l e w o r k s 软件平台介绍M P S 方法属于流体分析中的无网格法[4]㊂该方法是将流体计算区域视为由一群粒子构成,其中每个粒子都包含与之相对应的不同流动信息,并以拉格朗日方程为基础,求解各粒子间的相互作用关系方程和离散基本流动方程[5]㊂研究人员根据各粒子上一时刻的流动信息对下一时刻进行预测和修正,从而获得整个流场的动态流动信息[6]㊂P a r t i c l e w o r k s 是基于M P S 方法开发的1款商业软件平台㊂在该平台下搭建的变速箱润滑模型可以高效准确地模拟出变速箱内部油液润滑的走向,并生成相应动画㊂2.2 基于P a r t i c l e w o r k s 的润滑模型搭建如图2所示,为了分析输入轴滚针轴承失效原因,研究人员基于P a r t i c l e w o r k s 软件平台,导入输入轴及滚针轴承三维模型,建立了局部输入轴滚针轴承润滑模型㊂其中,模型设置说明如下:(1)输入轴内部为中空油道设计,每个滚针轴承贴合面有4个油孔,输入轴赋予轴向转动自由度㊂(2)齿轮共有5个,从左至右分别标记为①②③④⑤号㊂(3)将①②④⑤号齿轮空套在轴上,可通过结合套与输入轴结合,4个齿轮赋予轴向转动自由度,③号齿轮与输入轴为一体式设计㊂(4)该轴共有4个滚针轴承,分别布置在空套齿轮①②④⑤内侧,从左至右分别标记为A ㊁B ㊁C ㊁D ㊂滚针轴承与齿轮和输入轴都为间隙配合,滚针轴承赋予轴向转动自由度㊂(5)输入轴滚针轴承为强制润滑设计,从右侧导油嘴通过油泵注油,每个轴承润滑量要求均为0.1L /m i n ㊂(6)考虑到润滑不均,设计输入流量为0.5L /m i n ,润滑油累积在输入轴中空部位,通过4个油孔流入滚针轴承,为轴承提供润滑㊂图2 润滑仿真模型在该软件中,润滑油采用粒子代替,设定粒子大小为1m m ,润滑油参数见表1㊂表1 润滑油主要参数项目参数润滑油密度/(k g㊃m -3)810运动粘度/(m m 2㊃s-1)203 润滑系统仿真分析通过上述润滑仿真模型,根据典型工况转速表,试验人员分别选取500r /m i n ㊁3000r /m i n ㊁6000r /m i n 为输入轴转速点㊂通过仿真分析,4个滚针轴承内部的润滑状况结果如下所述㊂(1)如图3所示,输入轴在转速为500r /m i n 的工况下,输入轴内部油道润滑油充盈,4个滚针轴承内的油孔可以明显看到润滑油,表明A ㊁B ㊁C ㊁D 滚针轴承润滑状况良好㊂图3 在转速为500r /m i n 工况下的油液分布(2)如图4所示,在输入轴转速为3000r /m i n 的工况下,在输入轴内部油道内,润滑油主要聚集在右侧,A ㊁B 滚针轴承润滑状况较差,C ㊁D 滚针轴承润滑状况良好㊂图4 在转速为3000r /m i n 工况下的油液分布(3)如图5所示,在输入轴转速为6000r /m i n 的工况下,在输入轴内部油道内,润滑油完全聚集在右侧,A ㊁B 滚针轴承几乎无润滑,C ㊁D 滚针轴承润滑状况良好㊂从仿真结果可以看出,随着输入轴转速的升高,润滑油越来越难进入输入轴内部油道的左侧,导致润滑油都从右侧油孔甩出㊂最左端的滚针轴承在高速工况下几乎无润滑,这极易导致滚针轴承因过热产生失效㊂792021 NO.1汽车与新动力图5 在转速为6000r /m i n 工况下的油液分布这一仿真结果与高速试验滚针轴承失效情况基本吻合㊂4 设计改进及试验验证为了改善左侧滚针轴承润滑效果,需要让润滑油在高速工况下也能到达输入轴内部油道左侧,并经过左侧油孔甩出,为左侧滚针轴承提供润滑㊂如图6所示,图中虚线位置为原导油嘴长度,研究人员考虑加长原导油嘴长度㊂在高速工况下,由于离心力的作用,润滑油可能聚集在右侧内壁上,且右侧油道空腔直径较大,润滑油往左侧流动时存在阶梯,大部分润滑油可能会从最右侧油孔甩出㊂在加长导油嘴后,喷出的润滑油直接越过内部空腔的阶梯,同时左侧油道直径相同㊂通过利用导油嘴喷油的初速度,可以让润滑油尽量往左侧流动㊂图6 导油嘴示意图在对导油嘴重新建模后,研究人员选取上述相同的3个工况进行润滑仿真分析,并查看4个滚针轴承的润滑情况㊂结果如下文所述㊂从图7㊁图8和图9可以看出,在500r /m i n ㊁3000r /m i n ,6000r /m i n 这3个输入轴转速下,3个轴承均可以得到有效润滑㊂尤其在6000r /m i n 下,左侧A ㊁B 滚针轴承从原先的基本无润滑变成润滑状况良好㊂润滑油可以顺利进入输入轴左侧轴孔内部,向滚针轴承提供充足的润滑㊂仿真结果表明,加长导油嘴可以明显改善在高速工况下的输入轴左侧滚针轴承的润滑状况㊂根据仿真结果,研究人员对原导油嘴进行了工程样件改制,并重新启动了新一轮高速试验㊂最终试验图7 在转速为500r /m i n工况下的油液分布图8 在转速为3000r /m i n工况下的油液分布图9 在转速为6000r /m i n 工况下的油液分布顺利通过,验证了润滑不足是导致滚针轴承失效的重要原因,且验证了加长导油嘴的方案有效㊂5 结论根据上述仿真和试验结果,得出以下结论㊂(1)润滑不足是导致滚针轴承失效的主要原因㊂(2)基于M P S 的P a r t i c l e w o r k s 软件平台搭建的输入轴滚针轴承仿真模型可以准确地模拟试验样机,并进行润滑仿真分析㊂(3)在加长导油嘴后,在500r /m i n ㊁3000r /m i n,6000r /m i n 这3个输入轴转速下,润滑油都可以直接越过油道阶梯㊂因此,输入轴左侧的滚针轴承润滑得到改善㊂台架试验验证该改进方案有效,满足了滚针轴承润滑要求㊂参 考 文 献[1]彭钱磊,桂良进,范子杰.基于齿面移动法的齿轮飞溅润滑性能数值分析与验证[J ].农业工程学报,2015,31(10):51.[2]H I R TC W ,N I C H O L SBD .V o l u m e o f f l u i d (V O F )m e t h o d f o r t h e80汽车与新动力。
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摘
要： 润滑 角是单螺杆压缩机啮合 副重要 的啮 合特性 参数 ， 求解起 来非常复 杂。应 用 Ｉ Ｅ Ｓ软 件 —Ｄ Ａ
求解出单螺杆压缩机啮合 副的润滑角， 为啮合副润滑角的求解找到 了一种可行 的方法。
关键词 ：－Ｅ Ｓ Ｉ Ａ 软件 ； Ｄ 单螺杆压缩机啮合副 ； 润滑角
中 图 分 类 号 ￣ Ｈ ５ Ｔ ４５ 文 献 标 识 码 ： Ｂ
１ 运动机构 的建立
应 用 Ｉ Ｅ Ｓ软 件 的 高 级 曲 面 建模 功能 建 出 —Ｄ Ａ 圆柱 一圆柱包 络 啮合 副 的数 字化 模 型 ， 建模 型按 所 螺杆 和星轮 的标 准型建 造 ， 即螺杆 ６个螺 旋槽 ， 星轮
在工作过程中， 啮合副间相对滑动速度将产生两种 不同后果 ： 如图 １可 以将该相对滑动速度 ｌ ， ， 在瞬时
图 １ 啮合副 的相对速度与润滑角之间的关系
收稿 日期 ：０７一 一２ ２０ 叭 ２
维普资讯
压缩 机技 术
第２ 期
螺杆和星轮的转动满足 ６ １ 的传动比； ：１ 并将壳体接
地 固定 ， 图 ２所示 。 如
轮齿 刚好封 闭螺杆 上 的螺旋槽 时 ， 点 ＭＡ Ｋ１ 取 Ｒ 。该 星轮齿 即将 退 出啮合 时 ， 取点 ＭＡ Ｋ 。 Ｒ ９
合副， 必须有好的诱 导法 曲率 、 润滑角和接触线分 布。由于该啮合副在工作过程 中相对转速很 高， 它
们之 间 的相 对滑 动 速度 很 大 ， 因此 星轮 工 作 齿 面磨 损很快 。解决 这个 问题 的 方法 是 ， 证 啮 合 副 在工 保 作过程 中能 获得稳 定 的流体 动力润 滑 ， 螺杆 、 轮 使 星 的摩擦 面 间存 在 一 定 厚 度 的动 压 油 膜 ， 以实 现 “ 无 金属接 触 ” 也 就 是 啮合 副 有 好 的 润 滑 角 。压 缩 机 ，
然 后 应 用 Ｉ Ｅ Ｓ软 件 的 Ｍｅｈｎｓ ｅｉ —Ｄ Ａ ｃａｉ Ｄ ｓ ｎ ｍ ｇ
模块 建 立 机 构 的 运 动 模 型 。建 立 机 构 的 运 动模 型
时， 关键 是建 立好 各个 运 动 件 上 的运 动 副 和驱 动 机
器 运转 的运 动激 励 。只 有 这样 ， 才能 保 证 机构 拥 有 正确 的相对运 动 ， 才能得 出正确 的运 动 曲线 和数据 。 按 照单 螺 杆 压缩 机 的实 际运 动情 况 ， 可将 该 机
移动接触 线 的切线 方 向和 法 线方 向分 解 为 ｌ ， ｌ 和 ， ２ 两个分 速度 ， 速度 的作 用 结果 是 使磨 损 加 剧 ， 分 而分速度 ｌ ／ 作 用 结 果 则 有 利 于 动 压 油 膜 的 形 ２的 成¨ 。应 用 Ｉ Ｅ Ｓ软 件 进行 润 滑 角 求 解 正 是 根 Ｊ —Ｄ Ａ
轮 齿
构简化为由螺杆轴带动左 右两个星轮运动 ， 螺杆和 星 轮安装 在 同一 机架 上 。 因此 ， 在 螺 杆 和壳 体 之 可
间加一 转 动 副 １在 两 星 轮 托架 和壳 体 之 间加 转 动 ； 副 ２和转 动副 ３在 星轮 和星 轮 托架 之 间 加锁 固定 ， ； 使 星轮 和星轮 托架 在 运 动 过程 中成 一 刚体 ； 转 动 在 副 １ 和转 动 副 ２、 间各 加 一 蜗 轮蜗 杆 啮合 副 ０７年第 ２ 总２２ 期（ ０ 期）
文 章 编 号 ：０６２７ （０７）２０ ２ ４３ １０ －９ １ ２０ ０ － ３ ７ ０
压缩 机技 术
・３・ ２
基于 Ｉ Ｄ Ａ — Ｅ Ｓ的单螺杆 压 缩机啮合副润滑特性 的研究
刘 钰 （ 许昌烟草机械有 限责任公 司， 河南 许 昌 ４ １０ ） ６ ０ ０
Ｆ ＝６ ｎ一（ｐ ５ ５＋４ ４＋３ ３＋Ｚ ２＋１ １ ｐ ｐ ｐ ｐ）
图 ３ 星 轮 ＭＡ Ｋ不 意 图 Ｒ
机构 运转 过程 中 ， ＭＡ Ｋ 当 Ｒ １点进 入 啮合 时 ， 在 螺 杆上取 与 ＭＡＲ １点 相 啮合 的点 ， Ｋ 在该 点 上建 立
转动 副２ —
图 ２ 单 螺 杆 压 缩 机 机 构 图
下 面为机构 添加驱 动运 动 的动 力源 。Ｉ Ｅ Ｓ —Ｄ Ａ
通常称 之为运 动激 励 。 由机 械原 理 知 ， 动机 构 运 驱 动所需 的动力源 个 数 ， 等 于机 构 的 自由度 数 。空 应 间运动机 构 的 自由度数 可按下 式计算
单螺 杆压缩 机主要 是依 靠螺 杆星 轮 的准 确 啮合 运动来 实 现其 工作 过 程 。作 为 压缩 机 的核 心 部件 ， 螺杆 、 星轮 啮合副 和其 它啮合 副一样 ， 须有 好 的啮 必 合特 性 。而该种 啮合 副又不 同于其 它 动力传 动型 啮
应用 啮合 原理 可 以计 算 出 啮合 副 的润 滑 角 ， 但 这必 须先 推导 出 啮合 副方 程 ， 且 计 算 过程 非 常 复 并 杂 ， 易 出错 。应用 Ｃ Ｄ软件 可 以很 容易 地求 出啮 容 Ａ 合 副 的 润 滑 角 。下 面 介 绍 应 用 Ｉ—Ｄ Ａ Ｅ Ｓ软 件 的 Ｍｅｈｎｓ ｅｉｎ模 块 ， 行 单 螺 杆 压缩 机 圆柱一 ｃａｉ Ｄ ｓ ｍ ｇ 进 圆柱包 络 啮合副 的润 滑特性 求解 的全 过程 。
据 这一点 进行 的 。
接触 线
１ 个轮齿。并应用 Ｉ Ｄ Ａ １ — Ｅ Ｓ软件的建模模块将相
关 件 的模 型建 出 。包 括 壳 体 、 轮 托 架 、 星 星轮 轴 承 座 、 承座 １轴 承座 ２等零 件 。 轴 、 将 以上建 立 出 的零 件进行 装 配 。装 配时 首先保 证 螺杆 和星 轮能够 正确 啮合 。螺杆 由轴承 座 １和轴 承座 ２固定 在壳 体上 ， 星轮 通 过 星 轮托 架 和 星轮 轴 承 座也 固定在 壳体 上 。