PC型单螺杆压缩机型线设计及关键零部件制造实验研究

摘要

PC型单螺杆压缩机代表当前国际上第三代容积式压缩机领域的最新技术,星轮可以轴向移动自动补偿啮合副的磨损间隙,被认为是螺杆压缩机中节能效果最好、寿命最长、压缩性能最稳定的类型。目前PC型单螺杆压缩机仅日本和美国的两家公司能够生产,并将该技术列为“21世纪的战略产品”,对其它国家严格保密,由于技术的垄断,PC型单螺杆压缩机的型线设计和核心制造技术没有公开的文献资料。提出一种新型适用的PC型单螺杆压缩机啮合型线,掌握拥有自主知识产权的制造技术,是目前国内压缩机行业最为紧迫的问题。本文在综合参考国内外学者对CP型和CC型单螺杆压缩机研究的基础上,从啮合原理和实验研究两方面初步探讨了PC型单螺杆压缩机型线设计及其关键零部件制造技术。
　　在分析PC型单螺杆压缩机动态啮合过程以及空间运动关系的基础上,建立圆锥和圆柱包络母面的数学模型,推导出螺杆螺槽啮合型线的数学表达式和一次包络啮合条件。利用反包络求解方法,推导出星轮齿廓的二次包络型线数学表达式和啮合条件。按照型线设计的尺寸要求和工艺结构,推导出螺杆和星轮的设计参数,使用MATLAB软件编程计算圆锥和圆柱包络啮合副型线的离散点坐标,导入UG软件中建立其空间共轭曲面,构建其螺杆和星轮的三维模型。
　　利用光固化快速制造方法对PC型单螺杆压缩机的螺杆与星轮进行快速成型制造实验研究。调试并分析快速成型制造的螺杆和星轮,对比其理论设计参数,啮合曲面制造误差小,星轮轮齿与螺槽侧面实现无缝隙啮合,轮齿在螺槽内可以正常滑动,验证了型线设计和UG三维建模的正确性。
　　制订了PC型单螺杆压缩机螺槽五轴联动包络铣削加工工艺方案,按照DMU80T五轴联动机床的结构特点,对机床的轴运动进行求解,用VB语言编写DMU80T机床后置处理程序。在VERICUT软件中,按照螺杆实际加工过程进行虚拟加工仿真,仿真结果证明了圆锥和圆柱包络啮合副五轴联动铣削加工的可行性。通过对PC型单螺杆压缩机螺杆数控加工实验,对比分析螺杆数控加工的实物模型和螺杆包络理论设计模型以及VERICUT软件仿真加工模型,验证了VERICUT软件虚拟加工螺杆的正确性,为实现螺杆的高效批量化生产提供了可能。

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第1章 绪 论

1.1 引言

1.2 单螺杆压缩机简介

1.3 PC型单螺杆压缩机国内外研究现状

1.4 本文研究的目的、意义和主要内容

第2章 PC型单螺杆压缩机型线设计

2.1 单螺杆压缩机啮合副型线概述

2.2 一次包络啮合型线

2.3 二次包络啮合型线

2.4 本章小结

第3章 PC型单螺杆压缩机关键零部件三维建模

3.1 PC型单螺杆压缩机关键零部件主要设计参数的选取

3.2 PC型单螺杆压缩机关键零部件三维实体建模

3.3 本章小结

第4章 螺杆和星轮快速成型制造实验研究

4.1 螺杆和星轮快速成型制造方法及设备

4.2 螺杆和星轮快速成型制造实验

4.3 本章小结

第5章 螺杆制造工艺分析与仿真

5.1 螺杆加工工艺分析

5.2 刀位轨迹计算

5.3 DMU80T机床后置处理算法

5.4 螺杆加工仿真

5.5 本章小结

第6章 PC型单螺杆压缩机螺杆数控加工实验研究

6.1 螺杆数控加工设备简介

6.2 螺杆数控加工过程及结果分析

6.3 本章小结

总结与展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间所发表的论文与参与的科研项目