利用Frenet活动标架构建涡旋压缩机型线的新方法

刘 涛，侯才生，李银萍

(兰州理工大学 机电工程学院，兰州 730050)

涡旋压缩机与其他类型的压缩机相比，具有结构紧凑、高效节能、可靠性高、微振低噪等诸多优点，已广泛应用于制冷、空调、涡旋增压器和涡旋膨胀机等领域[1-3]. 它是依靠一对啮合的动静涡旋齿之间所形成的密闭容积由大到小的周期性变化，来实现对工作介质的吸入、压缩和排放的. 构成涡旋齿的型线决定了涡旋压缩机的几何特性、加工性能和磨损，进而最终影响涡旋压缩机的容积效率和机械效率[4-5]，所以有关涡旋齿型线的研究成为一个热点.

根据涡旋齿齿廓的形状，可将型线划分为三大类，分别为等壁厚涡旋齿型线、渐变壁厚涡旋齿型线和变壁厚涡旋齿型线. 等壁厚涡旋齿型线因数学描述简单、加工比较方便而得到广泛应用[6-7]，它可由基圆渐开线、线段渐开线、正多边形渐开线等曲线构成；渐变壁厚涡旋齿型线可由变径基圆渐开线、阿基米德螺旋线和代数螺线等曲线构成，它的优势在于其齿厚的变化规律与其工作腔内介质压力的变化规律相一致，所以其性能较高[8-11]. 当涡旋压缩机需要较大压缩比时，采用前两种涡旋齿型线会导致型线圈数增加，泄漏线的长度增加，进而对涡旋压缩机产生不利影响. 为克服上述缺陷，相关学者提出了用组合曲线来构造变壁厚涡旋齿型线的思路[12-13]，从而用较少的圈数实现了大压缩比的要求. 由上述分析可知，在理论上，能构成三……