文献综述(终稿)-商鹏飞

《文献综述(终稿)-商鹏飞》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、内燃式压缩机动力学研究文献综述（青岛大学机电学院商鹏飞）摘要：本文介绍了直接将热能转换为气压能的内燃式压缩机的工作原理、结构特点及发展现状以及与其相关的螺杆压缩机、内燃机-活塞式压缩机组合系统、液压自由活塞发动机、内燃机-柱塞泵组合系统的国内外研究现状，对压缩机动力学研究现状进行了论述。关键词：内燃式压缩机动力学模型仿真计算1引言传统的气压能一般经机械能转换获得，而机械能由热能通过内燃发动机获得，或由电能通过电动机获得。就热能向气体压力能的转换来看，目前广泛使用的传统的活塞式压缩机（工作原理如图1

2、所示），采用内燃发动机带动压缩机中的曲柄滑块机构运动，其工作过程为：首先在内燃机中将燃气燃爆产生的热能转化为机械能，其次经曲柄连杆机构将活塞的往复移动转化为曲轴的连续转动，最后再利用压缩机中的曲柄滑块机构将旋转运动转化为压气活塞的往复移动实现吸气和排气。由此看来，传统的内燃发动机带动的压缩机需要经过热能转换为机械能、机械能转换为气体静压能、直线运动转换为旋转运动、旋转运动转换为直线运动等多个相互独立的环节，存在结构复杂、效率较低、使用不便等诸多问题，使用面向也受到很大制约。1-内燃机曲轴；2-内燃

3、机连杆；3-内燃机活塞；4-联轴器；5-出气单向阀；6-进气单向阀；7-压缩机活塞；8-压缩机连杆；9压缩机曲轴图1内燃机-活塞式压缩机组合系统工作原理图12内燃式压缩机是利用液压自由活塞发动机HFPE（HydraulicFreePistonEngine）依靠活塞直线往复运动将燃料燃烧产生的热能直接转换成流体压力能的原理，同时吸收传统活塞式内燃机活塞运动受曲柄连杆机构约束，容易实现工作协调、启动、附属系统驱动等优点，将活塞式内燃机与活塞式空气压缩机从工作机理上集成，形成的一种新概念压缩机，可用于野

4、外作业的各种风动机械中。内燃式压缩机克服了传统系统的弊端，吸收HFPE利用活塞往复运动直接进行能量转换的优点，保留了传统发动机技术成熟、工作可靠的特点，形成了一种易于产业化的新型动力装置。本文就是在此背景下，通过内燃式压缩机与传统的内燃机驱动活塞式压缩机组合系统、液压自由活塞发动机的对比介绍，对与内燃式压缩机相关的国内外研究现状以及压缩机运动学、动力学方面的研究现状做一简要概述。2压缩机的国内外研究现状2.1螺杆压缩机自1960年B.Zimmem首先提出单螺杆压缩机的设想，取得发明专利权以来【1-

5、3】螺杆压缩机在诸如空气动力、制冷、空调、石油化工等众多领域得到了广泛的应用,目前，世界上有日本、法国、美国、英国、荷兰等国家能够生产螺杆压缩机，其产品主要应用于制冷、热泵、工艺流程及各种气体压缩机领域。螺杆压缩机自问世以来，之所以备受各国重视，发展迅猛，主要因为它具有结构简单、紧凑、零部件少、体积小、重量轻、良好的力平衡性及运行可靠、低噪声等独特的优点【4-6】。双螺杆压缩机结构如图2示。1-同步齿轮2-阴转子3-推力轴承4-轴承5-挡油环6-轴封7-阳转子8-气缸图2螺杆压缩机结构图12螺杆压

6、缩机的工作原理是:由一对相互啮合的阴阳螺杆转子在机壳内，按一定传动比，以相反方向转动，通过工作容积缩小进行气体压缩。转子在缸体内，开始转动时，由于齿的一端逐渐脱离啮合而形成呈V形齿间容积，这个齿间容积的扩大，在其内部形成了一定的真空，而此齿间容积又与吸气口连通，因此空气便在压差作用下流入其中，在随后的转子旋转过程中，阳转子的齿不断从阴转子的齿槽中脱离出来，齿间容积不断扩大，并与吸气口保持着连通，当该齿间容积达到最大值，随着转子的旋转，这时齿间容积就不会再增加，齿间容积在此处与吸气口断开，空气被封闭

7、在齿间，吸气结束，进入压缩状态。随着压缩机转子的转动依次完成吸气、压缩、排气、膨胀过程【7-9】。螺杆压缩机和往复压缩机均系容积式压缩机，都是借容积的变化来实现的，但其转子在缸内做高速旋转运动又与离心式压缩机相同，因此，螺杆压缩机同时具有往复压缩机和离心压缩机的特点:(1)转速高（2)可靠性高(3)多相混合介质(4)适应性强(5)在实际应用上无喘振、临界转速等条件限制(6)动力平衡性好(7)调节方式多样但同时，双螺杆压缩机也有一些缺点:(1)造价贵（2)不能用于高压场合(3)不能用于微型场合。2.

8、2离心式空气压缩机近年来，随着石油化工技术的飞速发展，离心压缩机越来越多地应用到生产实际中，不断朝着高转速、高压力、大流量方向发展。并且作为心脏设备发挥着极其重要的作用。离心式压缩机由转子和定子两大部分组成，转子包括轴，固在轴上的叶轮、轴套、联轴器及平衡盘组成。定子则有气缸(机壳)定位于缸体上的各种隔板及轴承等零部件。其基本原理可简述为:气体从离心式压缩机的入口到出口是连续流动的。气体在高速叶轮作用下气体被吸入叶轮，在叶轮叶道内获得压力能和动能。在静止流道中(扩压器、通道、回流器)