[发明专利]一种不对称滑片式压缩机气缸型线的设计方法

说明书

本发明公开了一种不对称滑片式压缩机气缸型线的设计方法，适用于单腔、双腔、三腔不对称滑片式压缩机气缸型线的设计，气缸上的气缸型线由二次螺旋线构成，包括吸入段曲线和排出段曲线；各段组成曲线完全光滑连接且一阶导数连续光滑、二阶导数连续；吸入段曲线对应圆心角的大小为α_n，排出段曲线对应圆心角的大小为β_n，α_nβ_n且气缸型线与转子间形成不对称工作腔，不存在通过回转中心的中心线使不对称工作腔关于其轴对称，减小排气容积，增加排气压力，可有效地提高滑片式压缩机的压比，并能根据设计工况对吸入段曲线和排出段曲线对应的圆心角进行调整。

技术领域

本发明涉及流体机械领域，特别适用于一种不对称滑片式压缩机气缸型线的设计方法。

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，本发明提出了一种不对称滑片式压缩机气缸型线的设计方法。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，本发明采用如下技术方案：

一种不对称滑片式压缩机气缸型线的设计方法，适用于单腔、双腔、三腔不对称滑片式压缩机气缸型线的设计，具体设计步骤如下：

1)确定滑片式压缩机的气缸腔数n，以回转中心点O为圆心，分别作半径为R₁的底圆和R₃的顶圆；

2)给出每段吸入段曲线对应的圆心角为α_n，每段排出段曲线对应的圆心角为β_n，α_nβ_n且α_n+β_n＝2π/n；

3)采用二次螺旋线光滑连接顶圆和底圆，按以下方程设计气缸型线，

n腔第一吸入段曲线A_nB_n的方程为：

式中：t为角度参数；

n腔第一排出段曲线B_nC_n的方程为：

其中，