一种三腔滑片式压缩机气缸论文和设计-陈志凯

全文摘要

本实用新型公开了一种三腔滑片式压缩机气缸，气缸上的气缸型线由二次螺旋线构成，包括：三段吸入段曲线和三段排出段曲线；各段组成曲线之间完全光滑连接且一阶导数连续光滑、二阶导数连续；第一吸入段曲线对应圆心角的大小为α，第一排出段曲线对应圆心角的大小为β，α＆lt;β且α+β＝120°。气缸与转子间形成三个不对称工作腔，不存在通过回转中心的中心线使工作腔关于其轴对称，减小排气容积，增加排气压力，有效地提高了滑片式压缩机的压比，根据设计工况对吸入段曲线和排出段曲线的圆心角进行调整。本实用新型既可以提高滑片式压缩机的压比，又能改善滑片受力状况，降低摩擦损耗，还扩大了滑片式压缩机的应用范围。

主设计要求

1.一种三腔滑片式压缩机气缸，其特征是：气缸(1)上的气缸型线(101)是由第一吸入段曲线AB、第二吸入段曲线CD、第三吸入段曲线EF和第一排出段曲线BC、第二排出段曲线DE、第三排出段曲线FA组成的不对称封闭曲线，即不存在通过回转中心点O的中心线使气缸型线(101)关于其轴对称；所述的气缸型线(101)上存在A、B、C、D、E、F六个特殊点，A、C、E三点是气缸型线(101)上距回转中心点O的最近点，位于以回转中心点O为圆心，半径为R3的底圆上；B、D、F三点是气缸型线(101)上距回转中心点O的最远点，位于以回转中心点O为圆心，半径为R1的顶圆上；沿着顺时针方向从A点到B点为气缸型线(101)的第一吸入段曲线AB，从B点到C点为气缸型线(101)的第一排出段曲线BC，从C点到D点为气缸型线(101)的第二吸入段曲线CD，从D点到E点为气缸型线(101)的第二排出段曲线DE；从E点到F点为气缸型线(101)的第三吸入段曲线EF，从F点到A点为气缸型线(101)的第三排出段曲线FA；气缸型线(101)在A、B、C、D、E、F六个特殊点处均能够光滑过渡，不存在连接拐点，使得整个的气缸型线(101)完全光滑且一阶导数连续光滑、二阶导数连续；第一吸入段曲线AB对应的圆心角∠AOB的大小为α，第一排出段曲线BC对应的圆心角∠BOC的大小为β，α＆lt;β且α+β＝120°，第一吸入段曲线AB、第二吸入段曲线CD和第三吸入段曲线EF关于回转中心点O呈120°旋转对称，第一排出段曲线BC、第二排出段曲线DE和第三排出段曲线FA关于回转中心点O呈120°旋转对称，根据设计工况对α和β进行调整，以满足滑片式压缩机的性能要求；气缸(1)和转子(2)之间形成三个不对称工作腔：第一工作腔(102)、第二工作腔(103)和第三工作腔(104)，三者均被滑片(3)分割为多个面积大小不同的基元；第一吸入段曲线AB的方程为：第一排出段曲线BC的方程为：式中，表示初始第一排出段曲线的方程；M1表示将初始第一排出段曲线沿横轴镜像的矩阵；M2表示将镜像后的曲线绕原点O顺时针旋转2π\/3角度的旋转矩阵；同时第一吸入段曲线AB的曲率满足kAB＆gt;0，第一排出曲线段BC的曲率满足kBC＆gt;0，式中：t为角度参数。

设计方案

第一吸入段曲线AB对应的圆心角∠AOB的大小为α，第一排出段曲线BC对应的圆心角∠BOC的大小为β，α<β且α+β＝120°，第一吸入段曲线AB、第二吸入段曲线CD和第三吸入段曲线EF关于回转中心点O呈120°旋转对称，第一排出段曲线BC、第二排出段曲线DE和第三排出段曲线FA关于回转中心点O呈120°旋转对称，根据设计工况对α和β进行调整，以满足滑片式压缩机的性能要求；气缸(1)和转子(2)之间形成三个不对称工作腔：第一工作腔(102)、第二工作腔(103)和第三工作腔(104)，三者均被滑片(3)分割为多个面积大小不同的基元；

第一吸入段曲线AB的方程为：

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及流体机械领域，特别适用于一种三腔滑片式压缩机气缸。

背景技术

滑片式压缩机是一种典型的旋转容积式流体机械，常见的滑片式压缩机有单腔、双腔和三腔等结构形式，转子转动过程中，在离心力的作用下滑片被甩出滑槽从而紧贴在气缸内壁面随转子作旋转运动，在吸、排气端盖、滑片、转子和气缸间形成周期性变化的封闭工作腔，完成气体的吸入，压缩和排出过程。与其它类型压缩机相比，滑片式压缩机具有结构简单、零部件少、运转平稳、起动冲击小等优点，可被广泛应用于各种压缩空气装置、小型制冷空调装置和汽车空调系统中。随着对滑片式压缩机研究的逐步深入，可以发现气缸型线决定着气体的排气量、压缩过程以及基元容积、气体压力的变化规律，对滑片式压缩机的整体性能有着至关重要的影响。现有常见的气缸型线类型主要有圆弧、椭圆、简谐等简单形式的曲线或采用正余弦曲线、组合圆弧、组合曲线结合过渡曲线的形式。但对应气缸的各个工作腔的吸排气过程均为轴对称结构，同时受滑片式压缩机强制吸、排气这一特性的影响，工作腔内气体的吸入和排出完全取决于吸、排气口的位置。这将导致气体的压缩过程不完善，排气容积较大，压比偏小，压缩效率低。

发明内容

为了解决滑片式压缩机压比偏小的问题，也为了丰富现有气缸型线的类型，本实用新型提出了一种三腔滑片式压缩机气缸。采用二次螺旋线数学理论构建新型气缸型线，可通过调整吸入段曲线和排出段曲线对应的圆心角占比，使工作腔的几何结构不对称，达到减小排气容积，提高压比的目的。同时，可根据实际工况对排气量和压比进行调整，以扩大滑片式压缩机的工况适用范围。该种新型气缸型线由吸入段曲线和排出段曲线组成，整个气缸型线上任意位置处都连续光滑，满足气缸型线一阶导数连续光滑、二阶导数连续的特性要求。其最大速度特性和最大加速度特性的取值范围均受到限制，滑片在滑槽方向上不存在刚性冲击与软性冲击，有利于改善自身的受力状况，抑制滑片振动和对气缸内壁的撞击，以保证滑片平稳、可靠地运行。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种三腔滑片式压缩机气缸，气缸(1)上的气缸型线(101)是由第一吸入段曲线AB、第二吸入段曲线CD、第三吸入段曲线EF和第一排出段曲线BC、第二排出段曲线DE、第三排出段曲线FA组成的不对称封闭曲线，即不存在通过回转中心点O的中心线使气缸型线(101) 关于其轴对称；所述的气缸型线(101)上存在A、B、C、D、E、F六个特殊点，A、C、E三点是气缸型线(101)上距回转中心点O的最近点，位于以回转中心点O为圆心，半径为R _{3<\/sub>的底圆上；B、D、F三点是气缸型线(101)上距回转中心点O的最远点，位于以回转中心点 O为圆心，半径为R _{1<\/sub>的顶圆上；沿着顺时针方向从A点到B点为气缸型线(101)的第一吸入段曲线AB，从B点到C点为气缸型线(101)的第一排出段曲线BC，从C点到D点为气缸型线(101)的第二吸入段曲线CD，从D点到E点为气缸型线(101)的第二排出段曲线DE；从E点到F点为气缸型线(101)的第三吸入段曲线EF，从F点到A点为气缸型线(101)的第三排出段曲线FA；气缸型线(101)在A、B、C、D、E、F六个特殊点处均能够光滑过渡，不存在连接拐点，使得整个的气缸型线(101)完全光滑且一阶导数连续光滑、二阶导数连续。}}

一种三腔滑片式压缩机气缸，第一吸入段曲线AB对应的圆心角∠AOB的大小为α，第一排出段曲线BC对应的圆心角∠BOC的大小为β，α<β且α+β＝120°，第一吸入段曲线AB、第二吸入段曲线CD和第三吸入段曲线EF关于回转中心点O呈120°旋转对称，第一排出段曲线BC、第二排出段曲线DE和第三排出段曲线FA关于回转中心点O呈120°旋转对称，根据设计工况对α和β进行调整，以满足滑片式压缩机的性能要求；气缸(1)和转子(2)之间形成三个不对称工作腔：第一工作腔(102)、第二工作腔(103)和第三工作腔(104)，三者均被滑片(3)分割为多个面积大小不同的基元。

一种三腔滑片式压缩机气缸，

第一吸入段曲线AB的方程为：

第一排出段曲线BC的方程为：

式中，设计图

一种三腔滑片式压缩机气缸论文和设计

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