【壓縮機(jī)網(wǎng)】雙螺桿壓縮機(jī)通過一對不斷嚙合的陰陽轉(zhuǎn)子實(shí)現(xiàn)吸氣、密封、壓縮和排氣的過程。陽陰轉(zhuǎn)子被陰陽轉(zhuǎn)子的接觸線分為高壓和低壓區(qū)域，隨著陰陽轉(zhuǎn)子的不斷螺轉(zhuǎn)嚙合，壓縮機(jī)氣體從吸氣端不斷被壓縮移動(dòng)到排氣端，接觸線也隨著氣體和移動(dòng)不斷往前移動(dòng)。被壓縮機(jī)接觸線分割為高壓和低壓區(qū)域的每一個(gè)氣體齒槽的壓力也是在不斷變化，因此由壓縮氣體所產(chǎn)生的氣體軸向力和氣體徑向力也是不斷變化的。本文利用螺桿壓縮機(jī)的型線端面數(shù)據(jù)點(diǎn)及型線的接觸線數(shù)據(jù)點(diǎn)，通過SolidWorks軟件，可以計(jì)算壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)每一瞬間的受力情況，避免利用傳統(tǒng)型線方程和空間解析幾何進(jìn)行的復(fù)雜繁瑣的計(jì)算，為轉(zhuǎn)子的受力情況及軸承選型提供理論依據(jù)。

　　1.結(jié)構(gòu)分析

　　2.接觸線的分割

　　由于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)，陰陽轉(zhuǎn)子的接觸線也在不斷往前移動(dòng)，被接觸線分割的轉(zhuǎn)子齒面的壓力在不斷變化，轉(zhuǎn)子的受力也在不斷變化。當(dāng)補(bǔ)壓縮的氣體和排氣口連接的瞬間，轉(zhuǎn)子每個(gè)齒槽的壓力都達(dá)到最大值，這時(shí)候轉(zhuǎn)子所受到的氣體軸向力和氣體徑向力也達(dá)到最大值。為了方便軸承的選型，我們計(jì)算時(shí)一般以這個(gè)瞬間作為軸承的最大負(fù)荷。在SolidWorks里往轉(zhuǎn)子添加接觸線和把齒槽分割開的模型如圖3所示。同時(shí)畫出轉(zhuǎn)子兩端的軸頸及軸承支撐軸的位置。

　　對所建好的轉(zhuǎn)子模型用SolidWorks自帶的Simulation模塊進(jìn)行有限元分析。Simulation模塊操作起來非常簡單，我們只要對已經(jīng)建好模的轉(zhuǎn)子材料、夾具、外部載荷、網(wǎng)格劃分進(jìn)行定義，即可以進(jìn)行計(jì)算，其中最困難的是外部載荷的定義。在定義外部載荷前先對轉(zhuǎn)子齒槽的容積變化規(guī)律進(jìn)行分析和計(jì)算。

　　3.齒槽間容積變化及壓力計(jì)算：

　　通過對圖6與圖7進(jìn)行疊加，齒間容積的減小即為圖8中曲線的面積，通過對圖8一對齒間被侵占的S0和S0'進(jìn)行曲線的擬合，再對面積按公式(1)、公式(2)進(jìn)行積分：

　　通過如上計(jì)算或得到轉(zhuǎn)子的圖9的齒間容積減少值Vr與內(nèi)壓縮轉(zhuǎn)角φ1的關(guān)系。由公式(3)可以計(jì)算出壓縮機(jī)齒槽的壓力，為后面Simulation模塊有限元分析提供計(jì)算依據(jù)。

　　Pi：齒槽壓力；Ps：吸氣壓力；V0：吸氣容積；Vi：齒槽容積；k：等熵指數(shù)

　　4.Simulation模塊運(yùn)用：

　　根據(jù)螺桿主機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，計(jì)算出排氣端面及每個(gè)齒槽間的壓力(外部載荷)；通過Simulation模塊對轉(zhuǎn)子材料、夾具、外部載荷、網(wǎng)格劃分進(jìn)行定義；最后運(yùn)行此算例。

　　以上同理，對于外部載荷的壓力可分別對轉(zhuǎn)子的徑向、軸向、綜合力(法向氣體作用力、重力)進(jìn)行靜應(yīng)力分析，用列舉合力查看受力數(shù)據(jù)。

　　3.結(jié)論

　　本文以雙螺桿壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子為例進(jìn)行了轉(zhuǎn)子的受力計(jì)算，也可以延伸到渦旋、旋齒壓縮機(jī)、離心機(jī)等領(lǐng)域，利用SolidWorks的Simulation模塊對轉(zhuǎn)子進(jìn)行有限元分析，求出軸承約束點(diǎn)的支撐合力。避免傳統(tǒng)型線方程和空間解析幾何進(jìn)行的復(fù)雜繁瑣的計(jì)算，為螺桿壓縮機(jī)工程人員在進(jìn)行轉(zhuǎn)子強(qiáng)度計(jì)算、軸承選型等方面提供了理論依據(jù)。