一种多级斜盘压缩机综合实验装置-k8凯发

本发明涉及压缩机领域，适用于多级斜盘压缩机结构参数优化的实验研究。

背景技术：

1、斜盘式压缩机具备结构紧凑、重量较轻的特点而被广泛的应用到汽车制冷系统中，占到车用空调压缩机总量的80％以上。随着可移动设备和航空设备对高压、轻量化、小型化压缩机的需求，斜盘式压缩机因其具有结构紧凑、周向可分布多个活塞的特点而被研制成为多级斜盘式高压压缩机。不同于单级斜盘式压缩机，多级斜盘式压缩机各活塞直径不同、各活塞在周向上并不一定是均匀对称分布、高低压级活塞腔通过气阀及级间容腔单向串联连接实现逐级压缩。各级活塞在周向上的相位分布、活塞行程、级间容积、余隙容积等结构尺寸均对压缩机的性能、力学特性等具有重要影响。虽然对压缩机的建模仿真可以模拟以上结构参数对压缩机的影响，但是工程应用离不开实验验证。而结构参数的变化是无极的，如果加工制造不同结构参数的压缩机进行实验验证所需成本无疑是巨大的，且无法实现对结构参数变化的高覆盖率验证。为了实现低成本、覆盖率高的多级斜盘压缩机结构参数对压缩机压缩过程影响的实验验证，可变结构参数的多级斜盘压缩机试综合验装置显得尤为重要。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种多级斜盘压缩机综合实验装置，为多级斜盘压缩机的结构参数对其性能及力学特性的影响提供实验研究平台，测试在各级气缸在不同相位分布下、在不同的活塞行程下以及在不同级间容积下多级斜盘压缩机的性能与力学特性，为多级斜盘压缩机的设计与研究提供关键结构参数覆盖率高、成本低廉的实验支持。本发明所提供的的多级斜盘压缩机综合实验装置采用伺服电机驱动无隙滚珠丝杠进而带动活塞往复运动，利用级间可变容腔串联各级气缸，并通过控制各级伺服电机的转动实现不同相位下、不同行程下活塞运动，无极复现不同相位、不同行程、不同余隙的结构参数下压缩机运行状况。级间容积的调整可通过更换不同容积的级间管路实现。该实验装置对于深刻认识与验证多级斜盘压缩机前后级之间的耦合作用、结构参数对压缩机的影响等具有重要意义，为多级斜盘压缩机的研发提供了实验支撑。

2、为此，本发明提供一种多级斜盘压缩机综合实验装置，包括：固定平台1、一级压缩气缸组件2、吸气过滤器3、一级温压传感器4、一二级级间可变容腔5、二级压缩气缸组件6、二级温压传感器7、二三级级间可变容腔8、三级压缩气缸组件9、三级温压传感器10、三四级级间可变容腔11、四级压缩气缸组件12、四级温压传感器13、阀块14、气瓶15、溢流阀16、温压传感器17、伺服电机18、电机固定座19、直线驱动装置壳体20、过渡件21、直线作动杆22、机械限位块23、直线轴承24、力传感器25、活塞杆26、联轴器27、螺母28、轴承及端盖29、丝杠螺杆30、丝杠螺母31、滑块32、导轨33和过渡法兰34。其中，一级压缩气缸组件、吸气过滤器、一级温压传感器、一二级级间可变容腔、二级压缩气缸组件、二级温压传感器、二三级级间可变容腔、三级压缩气缸组件、三级温压传感器、三四级级间可变容腔、四级压缩气缸组件、四级温压传感器、阀块、气瓶、溢流阀以及温压传感器共同组成了可变级间容积的压缩机气体回路装置；伺服电机、电机固定座、直线驱动装置壳体、过渡件、直线作动杆、机械限位块、直线轴承、力传感器、活塞杆、联轴器、螺母、轴承及端盖、丝杠螺杆、丝杠螺母、滑块、导轨和过渡法兰共同组成了可变行程、可变速度、可变相位的活塞直线驱动组件。

3、多级斜盘压缩机综合实验装置气体回路包含多个不同压力等级的压缩气缸组件，每一级压缩气缸组件均设置有温压传感器，气缸组件之间通过可变容腔连接，从低压力等级到高压力等级依次串联进而实现多级压缩，经最后一级压缩后高压气体被排入气瓶中，溢流阀与气瓶内部容腔连通以确保气瓶中气体压力不高于安全值。气体回路中，每个压缩气缸组件的活塞尺寸、阀门参数等按照实际多级斜盘压缩机各级活塞、阀门参数进行设计，以最大程度还原实际多级斜盘压缩机的性能。多级斜盘压缩机的各级压力不仅与自身的压缩膨胀过程有关，还与前后级压缩腔的压力存在耦合关系，级间可变容腔的加入为各级压缩腔之间提供了缓冲容腔，通过改变可变容腔的容积可研究级间容积对各级压缩缸压力的影响规律以改善多级斜盘压缩机的动力学特性。气瓶的温压传感器与各级气缸的温压传感可对实验气体回路中的气体温度、压力状态信号进行跟踪测量，为评估压缩机性能提供数据支撑。

4、多级斜盘压缩机综合实验装置的活塞驱动装置包含多组活塞直线驱动装置以分别驱动不同压力等级的活塞。驱动组件采用伺服电机作为动力源，采用无隙滚珠丝杠传动副将电机的转动转化成直线作动杆的往复直线运动，进而带动活塞往复运动实现气体的压缩。利用伺服电机的精确可控以及无隙滚珠丝杠的精确传动可以精确控制活塞的往复运动，复现不同相位、不同行程、不同余隙的斜盘压缩机结构参数下活塞的运动，真实模拟气缸相位、活塞行程气缸余隙等结构参数对压缩机性能的影响。为了确保直线作动杆在直线往复运动中的平稳顺畅，直线作动杆通过过渡件与导轨滑块连接，直线作动杆、过渡件以及滑块共同与导轨组成滑动副。同时，直线作动杆置于直线轴承孔内，直线轴承不仅为直线作动杆提供支撑，还为其导向。直线作动杆端部通过过渡法兰与力传感器连接，力传感器右侧通过法兰面螺钉与活塞杆连接，力传感器的引入可以实时测量活塞杆所需驱动力的实时变化，为压缩机的动力学分析提供实验数据支撑。

5、本发明是一种多级斜盘压缩机综合实验装置，采用伺服电机加无隙滚珠丝杠的形式实现对单级气缸组件的活塞进行直线往复驱动，采用可变容积的级间容腔从低压级到高压级依次串联各级气缸组件复现多级压缩气体回路，依托精确可控的伺服电机驱动技术以及多级压缩气体回路可以真实复现多级斜盘压缩机的压缩过程。压缩过程中多级斜盘压缩机实验装置的各状态量可以通过各级驱动组件中的力传感器、各级压缩气缸的温压传感器以及气瓶的温压传感器进行测量。基于本发明，可满足对不同相位分布、不同行程、不同余隙和不同级间容腔的多级斜盘压缩机的实验测试，为多级斜盘压缩机的设计与研究提供关键结构参数覆盖率高、成本低廉的实验支撑。

技术特征：

1.一种多级斜盘压缩机综合实验装置，其特征在于包括固定平台(1)、一级压缩气缸组件(2)、吸气过滤器(3)、一级温压传感器(4)、一二级级间可变容腔(5)、二级压缩气缸组件(6)、二级温压传感器(7)、二三级级间可变容腔(8)、三级压缩气缸组件(9)、三级温压传感器(10)、三四级级间可变容腔(11)、四级压缩气缸组件(12)、四级温压传感器(13)、阀块(14)、气瓶(15)、溢流阀(16)、温压传感器(17)、伺服电机(18)、电机固定座(19)、直线驱动装置壳体(20)、过渡件(21)、直线作动杆(22)、机械限位块(23)、直线轴承(24)、力传感器(25)、活塞杆(26)、联轴器(27)、螺母(28)、轴承及端盖(29)、丝杠螺杆(30)、丝杠螺母(31)、滑块(32)、导轨(33)和过渡法兰(34)；

技术总结
本发明为一种多级斜盘压缩机综合实验装置，采用伺服电机驱动无隙滚珠丝杠进而带动各级独立气缸组件的活塞进行直线往复运动，通过级间可变容腔依次串联各气缸组件的进排气口复现了多级斜盘压缩机的气体回路。利用伺服电机的精确可控及无隙滚珠丝杠的精确传动可以精确控制活塞的往复直线运动，复现在不同相位分布、不同行程、不同气缸余隙的多级斜盘压缩机结构参数下活塞的运动，真实模拟气缸相位、活塞行程、气缸余隙等结构参数对多级斜盘压缩机压缩过程的影响。同时，级间可变容腔还为研究多级斜盘压缩机级间容腔大小对压缩过程的影响提供实验验证条件。本发明可为多级斜盘压缩机的设计与研究提供关键结构参数覆盖率高、成本低廉的实验条件支撑，对于多级斜盘压缩机的研发具有重要意义。

技术研发人员：刘永光,童赛赛,高晓辉,朱昊宽
受保护的技术使用者：北京航空航天大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8