Теория и методы проектирования роторно-планетарных машин

• Автор: Сковпень, Владимир Макарович
• Шифр специальности: 05.02.02, 05.04.06
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Снежинск
• Количество страниц: 222 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. ОБЪЕМНЫЕ ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ МАШИНЫ

1.2. КОНСТРУКТИВНАЯ СХЕМА И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ

1.3. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ

РОТОРНОПЛАНЕТАРНЫХ МАШИН

2.1. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ

В РОТОРНОПЛАНЕТАРНЫХ МАШИНАХ

2.2. ФОРМАЛЬНАЯ СХЕМА ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В РОТОРНОПЛАНЕТАРНЫХ МАШИНАХ
2.3. Расчетные соотношения для определения
ПАРАМЕТРОВ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В РОТОРНОПЛАНЕТАРНЫХ МАШИНАХ
2.3.1. Процесс смесеобразования
2.3.2. Адиабатический процесс
2.3.3. Изохорическии процесс 5
2.3.4. Процесс заполнения переменного объема
рабочим телом
2.4. РАСЧЕТНЫЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ СООТНОШЕНИЯ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ РОТОРНОПЛАНЕТАРНЫХ МАШИН
2.5. ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОТЫ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ПРОГРАММЫ
2.5.1. Блок ввода исходной информации
2.5.2. Блок определения геометрических параметров роторнопланетарных машин
2.5.3. Блок термодинамики
2.5.4. Блок обработки информации 7О
2.5.5. Бюк управления
2.6. ВЫВОДЫ
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК РОТОРНОПЛАНЕТАРНЫХ МАШИН
3.1. ВЛИЯНИЕ БЕЗРАЗМЕРНЫХ ПАРАМЕТРОВ
3.2. ВЛИЯНИЕ РАЗМЕРНЫХ ПАРАМЕТРОВ
3.3. АНАЛИЗ ПРОТЕЧЕК В РОТОРНОПЛАНЕТАРНОЙ МАШИНЕ
3.3.1. Оценка коэффициента полезного действия
3.4. ВыводыИЗ
ГЛАВА 4. УСТОЙЧИВОСТЬ НЕКОТОРЫХ УСТРОЙСТВ НА БАЗЕ РОТОРНОПЛАНЕТАРНЫХ МАШИН.
4.1. Дифференциальное уравнение движения
МЕХАНИЗМА ДЕТАНДЕРА.
4.2. ПЕРЕДАТОЧНАЯ ФУНКЦИЯ МЕХАНИЗМА ДЕТАНДЕРА.
4.3. УСТОЙЧИВОСТЬ ДЕТАНДЕРНОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ
С ПРОПОРЦИОНАЛЬНЫМ РЕГУЛЯТОРОМ
4.4. Математическая модель регулятора скорости
ВРАЩЕНИЯ РОТОРА ДЕТАНДЕРА.
4.5. Выводы.
ГЛАВА 5. МЕТОДЫ РАСЧЕТА
РОТОРНОПЛАНЕТАРНЫХ МАШИН.
5.1. Метод расчета компрессора на основе
РОТОРНОПЛАНЕТАРНОЙ МАШИНЫ
5.2. Метод расчета детандера на основе
РОТОРНОПЛАНЕТАРНОЙ МАШИНЫ
5.3. Выводы.
ГЛАВА 6. ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


Роторная объемная машина [] предназначена для работы в качестве компрессора, однако с помощью ее невозможно получить одновременно большой расход и степень сжатия. Наибольшее распространение получили роторные винтовые машины [,,,,,]. Они используются в качестве тепловых насосов, воздуходувок и компрессоров [,,,,]. Важным достоинством винтового компрессора является отсутствие механического трения между рабочими органами и отсутствие кривошипно-шатунного механизма []. Это предопределяет отсутствие циклических на1рузок, позволяет уменьшить вибрацию и увеличить производительность за счет повышения скорости вращения ротора. Существенным недостатком винтовых компрессоров является сложность расчета [8,,,] и изготовления сопряженных профилей зубьев винтовых роторов [,,]. Наличие существенных протечек, которые обуславливаются зазорами по линии замыкания и между стенками корпуса и зубьями винтов, не позволяют получить большую степень сжатия при большой производительности. В этом патенте приведено краткое описание нового класса машин, предназначенных для перемещения жидких и газообразных рабочих тел, как с изменением, так и без изменения их давления. Описанные в этом патенте роторно-планетарные машины предназначены, по существу, для решения тех же самых технических и промышленных задач, что решают и поршневые машины, но отличаются от последних отсутствием возвратно-поступательного движения поршня, отсутствием сил трения скольжения рабочих элементов конструкции относительно друг друга, отсутствием КШМ, а также отсутствием клапанной распределительной системы. Все эти конструктивные особенности и качества роторнопланетарных машин (РПМ) позволяют отнести их к разряду наиболее перспективных направлений развития техники и дают возможность высказать обоснованное предположение, что, после промышленного освоения, машины этого класса найдут широкое применение во многих областях возможного использования. Представление о том, каким образом и с помощью каких средств в РПМ удаётся избавиться от характерных недостатков поршневых машин классического типа [,], можно получить, обратившись к конструктивной схеме РПМ, приведённой на рис. Рис. На рисунке 1. Таким образом, конструктивная схема одноступенчатого роторнопланетарного компрессора является простым, наглядным и удобным примером для пояснения способа конструктивного исполнения и принципа действия РПМ любого назначения. Рис. Рис. Рис. Рис. Сечение А-А (см. Рис. Сечение Б-Б (см. Рис. Сечение В-В (см. Рис. Рис. Из рис. РИМ состоит их двух основных сборочных единиц: корпуса 1 и ротора 2. Корпус 1, в свою очередь, состоит из кожуха 3 и фланцев 4 и 5. Кожух представляет собой конструктивный элемент с внутренней цилиндрической полостью. Фланцы 4 и 5 закреплены на боковых торцах кожуха 3 с помощью крепёжных элементов 6. На кожухе 3 выполнены входные 7 и выходные 8 окна. Через входные окна 7 в РПМ от внешнего источника поступает рабочее тело в некотором начальном состоянии. Через выходные окна 8 рабочее тело после достижения необходимых параметров поступает к внешнему потребителю. Ротор 2 представляет собой тело вращения и устанавливается во внутреннем объёме корпуса 1 соосно с внутренней цилиндрической полостью кожуха 3 с помощью подшипников, смонтированных во фланцах 4 и 5. Ротор 2 состоит из входного вала 9 с дискообразной стенкой , двух пилонов , опорного вала с дискообразной стенкой . Пилоны размещены между торцевыми поверхностями стенок и . Стенки и скреплены между собой с помощью крепёжных элементов и через пилоны . Между торцевыхми поверхностями стенок и в цилиндрических выемках, образованных соответствующими поверхностями пилонов , размещены роторы-поршни . Роторы-поршни представляют собой тела вращения и снабжены осями и . С помощью подшипников, смонтированных в стенках и , и осей и роторы - поршни устанавливаются с необходимым поперечным смещением относительно оси ротора 2, но так, чтобы продольная ось ротора-поршня была параллельна продольной оси ротора 2. В теле ротора-поршня выполнена также продольная выемка .