本项目确立了同步回转运动机械的几何理论,研究滑板与转子及气缸之间运动副的几何学,运动学和动力学的数学通用模型;通过对关键运动件运动特性和摩擦特性的研究,获得根据接触点和压力角范围来确定滑板的最佳厚度和头部型线设计的理论,建立对此结构进行动静特性和运动轨迹等数值仿真分析的通用软件;采用数学优化原理以确定偏心量与气缸高度等关键的结构参数;研究转子和气缸接触的赫兹力和最小油膜厚度,分析粘度及配合间隙,合理确定关键件的加工精度,同时研究特殊的滑板材料及良好性能的摩擦副。本项目研究的意义在于开创新的机械结构,解决在各种气体压缩机和流体泵中普遍存在的摩擦磨损大,密封困难的问题,以提高效率,并简化机器的结构,为各种气体压缩机和流体泵研究提供完善的设计理论和方法,同时使这类机器便于利用高效率的加工机床和组织流水线进行大规模的工业化生产,制造出适应于多种流体、高效节能的通用机械。
本课题确立了同步回转运动机械的几何理论;分析这种机械的热力学性能,建立了热力学模型;对关键运动件转子、汽缸、滑板、轴等分析其运动和受力特点,建立了运动副的几何学,运动学和动力学的数学通用模型;研究了同步回转压缩机的泄漏机理,建立了系统的泄露模型,给出了泄漏流态判定依据,推导了单相油泄漏的临界间隙值;分析机器的摩擦点和摩擦磨损规律,建立了系统摩擦模型;采用数学优化原理,以能效比为目标函数,对其结构参数进行优化设计和计算,建立了该机的结构参数优化数学模型;对工作腔的流场进行三维数值模拟,揭示了排气过程工作腔内以及通过排气口的重要流动特征;对滑板进行有限元分析和计算,从而得到滑板的热力变形情况,据此对滑板结构进行优化;研究了特殊的滑板材料及良好性能的摩擦副;制作了油泵和压缩机工业样机,并对它们分别进行性能实验,实验表明这种同步回转式机械摩擦磨损小,效率高,易于加工、成本低和形成批量生产。本项目开创了新的压缩机结构,可有效解决在各种气体压缩机和流体泵中普遍存在的摩擦磨损大,密封困难的问题,并简化了机器的结构,本研究为各种气体压缩机和流体泵研究提供了完善的设计理论和方法。