滚动转子压缩机的设计.docx
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滚动转子压缩机的设计
一、设计条件
设计题目：
设计一台家用空调全封闭滚动转子式制冷压缩机
要求：
热力计算和动力计算（转子受力分析），做出结构简图
设计条件：
汽缸直径D（mm）：
54
相对气缸长度μ：
0.8
相对偏心距τ：
0.09
滑片厚度b≥2e
相对余隙容积c：
1.2％
吸气孔口前边缘角β：
30~35°
转速n：
2980r/min
制冷剂：
R410a：
计算四种工况：
标准工况；T0＝5ºC；T1＝15ºC；
Tk＝55ºC；T4＝50ºC；
最大压差工况；T0＝－5ºC；T1＝15ºC；
Tk＝50ºC；T4＝45ºC；
最大轴功率工况；T0＝－5ºC；T1＝15ºC；
Tk＝45ºC；T4＝40ºC；
设计工况：
T0＝7.2ºC；T1＝18.3ºC；
Tk＝54.4ºC；T4＝46ºC；
二、滚动转子示意图
转子轴向长度L=D*μ=54*0.8=43.2mm
偏心距e=R*τ=0.5D*τ=0.5*54*0.09=2.43mm
转子的半径r=R-e=0.5*54-2.43=24.57mm
滑片厚度b取2e，则b=2e=2*2.43=4.86mm
吸气孔口前边缘角β：
32°
吸气后边缘角α：
22°
排气后边缘角γ：
32°
排气前边缘角φ：
22°
三、热力计算
1.四种工况的温度表，如下
T0（℃）
T1（℃）
Tk（℃）
T4（℃）
标准工况
5
15
55
50
最大压差工况
-5
15
50
45
最大轴功率工况
-5
15
45
40
设计工况
7.2
18.3
54.4
46
各种工况循环的p-h图：
2.热力计算，如下表：
R410a
标准工况
最大压差工况
最大轴功率工况
设计工况
0.932
0.680
0.680
0.996
3.396
3.033
2.701
3.351
压力比
3.644
4.460
3.972
3.364
0.030
0.044
0.044
0.029
0.009
0.011
0.012
0.009
435.51
439.52
439.52
437.41
473.48
486.55
482.75
473.10
292.19
280.72
270.02
282.96
等熵指数
=
=
=1.16由r410a的性质经计算求得
1.16
1.16
1.16
1.16
压缩多变指数
1.074
1.078
1.062
1.036
工质单位质量制冷量
143.32
158.80
169.50
154.45
单位等熵压缩功
37.97
47.03
43.23
35.69
理论容积输气量
3.04
3.04
3.04
3.04
容积系数
0.97
0.97
0.97
0.98
压力系数
（通常认为
近似等于1）
1
1
1
1
温度系数
（通常，当压力比
=2~8时，
=0.95~0.82，压力比高时取下限）
0.90
0.90
0.90
0.90
泄漏系数
（转速为3000r/min时，
约为0.82~0.92*围）
0.88
0.88
0.88
0.88
回流系数
（一般近似取1）
1
1
1
1
容积效率
0.77
0.77
0.77
0.78
实际质量输气量
78.03
53.20
53.20
80.72
制冷量
3.106
2.347
2.505
3.463
等熵压缩功率
0.823
0.695
0.639
0.800
其中
4.008
4.906
4.369
3.701
指示效率
0.77
0.78
0.78
0.78
指示功率
1.07
0.89
0.82
1.03
机械效率
（
=0.40~0.85）
0.8
0.8
0.8
0.8
电动机效率
（小冰箱
0.65，商用制冷机
）
0.7
0.7
0.7
0.7
电效率
0.60
0.50
0.46
0.58
电功率
1.37
1.39
1.39
1.38
性能系数（相对功率）
2.27
1.69
1.80
2.51
四、转子受力分析
1）压缩过程中基元容积内的气体压力
2）作用于滚动转子上的气体力合力
3）作用于滚动转子上的阻力矩
旋转力矩
摩擦力矩
五、气体合力及阻力矩随转角的变化曲线
标准工况
Θ
PΘ
Fg
Mg
Mf
M
0
0.932
0
0
0.857257
0.857257
5
0.932
0
0.0000000000
0.857257
0.857257
10
0.932
0
0.0000000000
0.857257
0.857257
15
0.932
0
0.0000000000
0.857257
0.857257
20
0.932
0
0.0000000000
0.857257
0.857257
25
0.932
0
0.0000000000
0.857257
0.857257
30
0.932
0
0.0000000000
0.857257
0.857257
35
0.933571
1.089526
0.0008647913
0.857257
0.858122
40
0.936836
3.805616
0.0034279911
0.857257
0.860685
45
0.940998
7.902595
0.0079449696
0.857257
0.865202
50
0.946158
13.69471
0.0151634763
0.857257
0.87242
55
0.952417
21.51408
0.0259503830
0.857257
0.883207
60
0.959876
31.70735
0.0412832347
0.857257
0.89854
65
0.968638
44.63286
0.0622390475
0.857257
0.919496
70
0.978808
60.65849
0.0899812165
0.857257
0.947238
75
0.990494
80.16029
0.1257454120
0.857257
0.983002
80
1.003812
103.5218
0.1708253160
0.857257
1.028082
85
1.018884
131.1341
0.2265589890
0.857257
1.083816
90
1.035839
163.397
0.2943165699
0.857257
1.151573
95
1.054821
200.7205
0.3754899090
0.857257
1.232747
100
1.075985
243.5277
0.4714846149
0.857257
1.328741
105
1.099502
292.2581
0.5837148711
0.857257
1.440972
110
1.125563
347.3719
0.7136012583
0.857257
1.570858
115
1.154379
409.3558
0.8625716969
0.857257
1.719828
120
1.18619
478.7286
1.0320655177
0.857257
1.889322
125
1.221265
556.0491
1.2235405721
0.857257
2.080797
130
1.259906
641.9241
1.4384832203
0.857257
2.29574
135
1.302462
737.0186
1.6784209768
0.857257
2.535678
140
1.349325
842.0665
1.9449375635
0.857257
2.802194
145
1.400948
957.8832
2.2396901133
0.857257
3.096947
150
1.457849
1085.381
2.5644282917
0.857257
3.421685
155
1.520627
1225.584
2.9210151534
0.857257
3.778272
160
1.589972
1379.651
3.3114496358
0.857257
4.168706
165
1.666688
1548.892
3.7378907052
0.857257
4.595147
170
1.751711
1734.803
4.2026833226
0.857257
5.05994
175
1.846136
1939.089
4.7083865807
0.857257
5.565643
180
1.951247
2163.706
5.2578045928
0.857257
6.115061
185
2.068561
2410.904
5.8540209859
0.857257
6.711278
190
2.199877
2683.281
6.5004381798
0.857257
7.357695
195
2.347333
2983.848
7.2008230294
0.857257
8.05808
200
2.513494
3316.112
7.9593608901
0.857257
8.816618
205
2.701442
3684.169
8.7807207571
0.857257
9.637977
210
2.91491
4092.834
9.6701348744
0.857257
10.52739
215
3.158449
4547.794
10.6334971535
0.857257
11.49075
220
3.396
4971.788
11.4834377327
0.857257
12.34069
225
3.396
4902.028
11.1634442864
0.857257
12.0207
230
3.396
4823.635
10.8092497462
0.857257
11.66651
235
3.396
4736.511
10.4223069085
0.857257
11.27956
240
3.396
4640.569
10.0043555674
0.857257
10.86161
245
3.396
4535.734
9.5574458885
0.857257
10.4147
250
3.396
4421.954
9.0839571624
0.857257
9.941214
255
3.396
4299.199
8.5866107482
0.857257
9.443867
260
3.396
4167.469
8.0684761670
0.857257
8.925733
265
3.396
4026.797
7.5329694835
0.857257
8.390226
270
3.396
3877.251
6.9838433280
0.857257
7.8411
275
3.396
3718.938
6.4251681480
0.857257
7.282425
280
3.396
3552.007
5.8613045331
0.857257
6.718561
285
3.396
3376.651
5.2968667247
0.857257
6.154123
290
3.396
3193.108
4.7366776877
0.857257
5.593934
295
3.396
3001.66
4.1857163843
0.857257
5.042973
300
3.396
2802.638
3.6490581389
0.857257
4.506315
305
3.396
2596.416
3.1318092066
0.857257
3.989066
310
3.396
2383.413
2.6390368604
0.857257
3.496294
315
3.396
2164.092
2.1756964701
0.857257
3.032953
320
3.396
1938.957
1.7465571738
0.857257
2.603814
325
3.396
1708.547
1.3561278183
0.857257
2.213385
330
3.396
1473.441
1.0085848817
0.857257
1.865842
335
3.396
1234.248
0.7077040717
0.857257
1.564961
340
3.396
991.6043
0.4567972350
0.857257
1.314054
345
3.396
746.1704
0.2586561001
0.857257
1.115913
350
3.396
498.6268
0.1155042262
0.857257
0.972761
355
3.396
249.6683
0.0289583377
0.857257
0.886215
360
3.396
0
0.0000000000
0.857257
0.857257
最大压差工况
Θ
PΘ
Fg
Mg
Mf
M
0
0.68
0
0
0.713045
0.713045
5
0.68
0
0.0000000000
0.713045
0.713045
10
0.68
0
0.0000000000
0.713045
0.713045
15
0.68
0
0.0000000000
0.713045
0.713045
20
0.68
0
0.0000000000
0.713045
0.713045
25
0.68
0
0.0000000000
0.713045
0.713045
30
0.68
0
0.0000000000
0.713045
0.713045
35
0.681151
0.797896
0.0006333156
0.713045
0.713679
40
0.683542
2.786998
0.0025104487
0.713045
0.715556
45
0.686589
5.78742
0.0058184526
0.713045
0.718864
50
0.690368
10.02934
0.0111049979
0.713045
0.72415
55
0.694953
15.75607
0.0190050423
0.713045
0.73205
60
0.700416
23.22156
0.0302346643
0.713045
0.74328
65
0.706833
32.68839
0.0455828843
0.713045
0.758628
70
0.714282
44.42619
0.0659021062
0.713045
0.778947
75
0.722842
58.7106
0.0920978215
0.713045
0.805143
80
0.732598
75.82283
0.1251181999
0.713045
0.838164
85
0.743638
96.04977
0.1659441449
0.713045
0.878989
90
0.75606
119.6847
0.2155803291
0.713045
0.928626
95
0.769967
147.0285
0.2750476483
0.713045
0.988093
100
0.785473
178.3918
0.3453774467
0.713045
1.058423
105
0.802706
214.0974
0.4276077754
0.713045
1.140653
110
0.821803
254.4835
0.5227818567
0.713045
1.235827
115
0.842922
299.9077
0.6319488402
0.713045
1.344994
120
0.866238
350.7517
0.7561668572
0.713045
1.469212
125
0.891949
407.4263
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