Mechanische Entwicklung des Kältekompressors

Die Entwicklung eines Kältekompressors umfasst verschiedene Aspekte wie aerodynamische und thermodynamische Berechnungen, Festigkeits- und Schwingungsberechnungen, strukturelles Design, Auswahl verschiedener Materialien, Design des Herstellungsprozesses, Design der automatischen Steuerung und Regelung sowie Auswahl der Antriebsarten. Zu den Hauptschwierigkeiten zählen die folgenden Aspekte:
Ausführung des Laufrades:
Der Rotor als bewegliches Teil des Kältekompressors hat das Laufrad als Kernkomponente. Derzeit verwenden große Zentrifugenhersteller im In- und Ausland die Dreielementströmungsmethode für die Laufradkonstruktion. Die Dreielementströmungsmethode erfordert von den Konstrukteuren hochspezialisierte Kenntnisse in numerischer Simulation, numerischer Strömungsdynamik und der Theorie des internen Strömungsfelds von Strömungsmaschinen. Die meisten technischen Mitarbeiter in inländischen Unternehmen verfügen nicht über diese Fachkenntnisse. Um effiziente Dreielementlaufräder zu konstruieren, ist die Zusammenarbeit mit universitären Forschungseinrichtungen erforderlich.
Bearbeitung und Fertigung von Laufrädern:
Die Form der Laufradschaufeln, die auf der Grundlage der Theorie der ternären Strömung entworfen wurden, ist im Allgemeinen eine räumlich gekrümmte Oberfläche, und die Bearbeitung und Formgebung von Schaufeln und Laufrädern sind die wichtigsten und schwierigsten Punkte bei der Herstellung. Es gibt zwei häufig verwendete Bearbeitungsmethoden für ternäre Laufräder:
1. Dreikörperschweißverfahren: Das heißt, Radscheibe, Schaufel und Radkappe werden separat bearbeitet. Dieses Bearbeitungsverfahren erfordert relativ einfache Ausrüstungsanforderungen, und Radscheibe und Radkappe müssen nur aus ihrer Form gebracht werden. Die Schaufelbearbeitung ist komplizierter. Zunächst wird eine Dreikoordinaten-Werkzeugmaschine verwendet, um die Schaufelform zu fräsen. Dann werden die geschnittenen Schaufeln einer Wärmebehandlung unterzogen und gepresst, um die gewünschte Schaufelform zu erhalten. Schließlich werden die Schaufeln an die Scheibe geschweißt und die Radkappe wird geschweißt. In diesem Fall ist die erforderliche Ausrüstung wahrscheinlich eine Dreikoordinaten-Fräsmaschine, ein Wärmebehandlungsofen, eine Hydraulikpresse und andere herkömmliche Ausrüstung, die relativ geringe Investitionen erfordert und für den Anfang besser geeignet ist.
2. Integriertes Fräsen: Das heißt, die Scheibe und die Schaufeln werden mithilfe einer Mehrkoordinatenmaschine zusammen gefräst, um ein halboffenes Laufrad zu erhalten. Um Interferenzen zu vermeiden, wird die derzeitige internationale Bearbeitung dieser Art von Laufrädern meist mithilfe eines Fünf-Koordinaten-Bearbeitungszentrums durchgeführt. Eine Fünf-Koordinaten-Maschine kann mehrere Millionen bis mehrere zehn Millionen kosten, und die Kosten sind sehr hoch. Am Beispiel der Bearbeitung von 600-mm-Laufrädern kostet das inländische Fünf-Achsen-Bett etwa 3,5 Millionen Yuan und das importierte Fünf-Achsen-Bett etwa 4,8 Millionen Yuan. Durch Verwendung einer Vier-Koordinaten-Maschine zum Drehen und Neigen des Arbeitstisches kann das dreidimensionale Laufrad als Ganzes in vier Koordinaten gefräst werden. Wenn die Schaufeldicke relativ hoch ist, sind Interferenzprobleme in vier Koordinaten unvermeidlich. Vier-Koordinaten-Maschinen sind relativ günstig und kosten etwa eine Million RMB.
Berechnung der kritischen Drehzahl des Rotors:
Die kritische Drehzahl ist ein wichtiger Faktor, der bei der Auslegung der Rotordrehzahl berücksichtigt werden muss. Die Rotordrehzahl sollte die kritische Drehzahl vermeiden, und die Berechnung der kritischen Drehzahl erfolgt im Allgemeinen mit der Proctor-Methode. Auf dem Markt gibt es spezielle Software zur Berechnung der kritischen Drehzahl, und man kann auch eigene Berechnungssoftware entwickeln.
Aufbau des Überspannungsschutzsystems:
Gemäß dem Arbeitsmechanismus von Kältekompressoren ist das Pumpen eine inhärente Eigenschaft von Zentrifugen, die nicht beseitigt, aber durch wirksame Mittel vermieden werden kann. Die Gründe für das Pumpen bei Zentrifugal-Kältekompressoren sind eine niedrige Durchflussrate und ein hoher Kondensationsdruck. Das Pumpen stellt eine erhebliche Beschädigung der Einheit dar und erfordert eine sorgfältige Konstruktion von Anti-Pump-Systemen.
Ausführung der Gleitlagerung:
Kühlkompressoren verwenden im Allgemeinen Drehzahlerhöhungsgetriebe, wobei die Rotordrehzahlen im Allgemeinen über 5000 U/min liegen und Gleitlager verwendet werden. Die Konstruktion von Gleitlagern ist auch ein wichtiger Schwerpunkt bei der Entwicklung von Zentrifugen.