Phát triển cơ khí của máy nén lạnh

Phát triển máy nén lạnh liên quan đến nhiều khía cạnh như tính toán khí động học và nhiệt động lực học, tính toán độ bền và độ rung, thiết kế kết cấu, lựa chọn nhiều loại vật liệu, thiết kế quy trình sản xuất, thiết kế điều khiển và điều chỉnh tự động, và lựa chọn loại ổ đĩa. Những khó khăn chính bao gồm các khía cạnh sau:
Thiết kế cánh quạt:
Rotor, là một bộ phận chuyển động của máy nén lạnh, có cánh quạt là thành phần cốt lõi. Hiện nay, các nhà sản xuất máy ly tâm lớn trong và ngoài nước đều sử dụng phương pháp dòng chảy ba thành phần để thiết kế cánh quạt. Phương pháp dòng chảy ba thành phần đòi hỏi các nhà thiết kế phải có kiến ​​thức chuyên môn cao về mô phỏng số, động lực học chất lỏng tính toán và lý thuyết trường dòng chảy bên trong của máy móc chất lỏng. Hầu hết nhân viên kỹ thuật trong các công ty trong nước không sở hữu những kiến ​​thức chuyên môn này. Để thiết kế cánh quạt ba thành phần hiệu quả, cần phải hợp tác với các viện nghiên cứu của trường đại học.
Gia công và chế tạo cánh quạt:
Hình dạng của cánh quạt được thiết kế dựa trên lý thuyết dòng chảy ba phần nói chung là bề mặt cong không gian, gia công và tạo hình cánh quạt và cánh quạt là điểm then chốt và khó khăn trong sản xuất. Có hai phương pháp gia công thường được sử dụng cho cánh quạt ba phần:
1. Phương pháp hàn ba thân: tức là đĩa bánh xe, lưỡi và nắp bánh xe được gia công riêng biệt. Phương pháp gia công này yêu cầu yêu cầu thiết bị tương đối đơn giản, đĩa bánh xe và nắp bánh xe chỉ cần gia công không theo hình dạng. Gia công lưỡi phức tạp hơn. Đầu tiên, sử dụng máy công cụ ba tọa độ để phay khuôn lưỡi. Sau đó, lưỡi cắt được xử lý nhiệt và ép để có được hình dạng lưỡi mong muốn. Cuối cùng, lưỡi được hàn vào đĩa và nắp bánh xe được hàn. Trong trường hợp này, thiết bị cần thiết có thể là máy phay ba tọa độ, lò xử lý nhiệt, máy ép thủy lực và các thiết bị thông thường khác, đòi hỏi đầu tư tương đối thấp và phù hợp hơn để bắt đầu.
2. Phay tích hợp: Tức là đĩa và lưỡi dao được phay cùng nhau bằng thiết bị đa tọa độ để thu được cánh quạt bán hở. Để tránh nhiễu, quá trình gia công quốc tế hiện tại của loại cánh quạt này chủ yếu được thực hiện bằng trung tâm gia công năm tọa độ. Một thiết bị năm tọa độ có thể có giá từ vài triệu đến hàng chục triệu và chi phí rất cao. Lấy ví dụ về gia công cánh quạt 600mm, giường năm trục trong nước có giá khoảng 3,5 triệu nhân dân tệ và giường năm trục nhập khẩu có giá khoảng 4,8 triệu nhân dân tệ. Bằng cách sử dụng máy công cụ bốn tọa độ để xoay bàn làm việc và nghiêng nó, cánh quạt ba chiều có thể được phay thành một tổng thể theo bốn tọa độ. Nếu độ dày của lưỡi dao tương đối cao, vấn đề nhiễu là không thể tránh khỏi trong bốn tọa độ. Thiết bị bốn tọa độ tương đối rẻ, có giá khoảng một triệu nhân dân tệ.
Tính toán tốc độ tới hạn của rotor:
Tốc độ tới hạn là một yếu tố quan trọng cần xem xét khi thiết kế tốc độ rotor. Tốc độ rotor phải tránh tốc độ tới hạn và việc tính toán tốc độ tới hạn thường được thực hiện bằng phương pháp Proctor. Có phần mềm chuyên dụng trên thị trường để tính tốc độ tới hạn và người ta cũng có thể phát triển phần mềm tính toán của riêng mình.
Thiết kế hệ thống chống sét lan truyền:
Theo cơ chế hoạt động của máy nén lạnh, hiện tượng tăng áp là một đặc tính vốn có của máy ly tâm không thể loại bỏ được nhưng có thể tránh được bằng các biện pháp hiệu quả. Nguyên nhân gây ra hiện tượng tăng áp trong máy nén lạnh ly tâm là lưu lượng thấp và áp suất ngưng tụ cao. Hiện tượng tăng áp gây hại đáng kể cho thiết bị và đòi hỏi phải thiết kế cẩn thận các hệ thống chống tăng áp.
Thiết kế ổ trục trượt:
Máy nén lạnh thường sử dụng bánh răng tăng tốc, với tốc độ rôto thường trên 5000 vòng/phút và sử dụng ổ trục trượt. Thiết kế ổ trục trượt cũng là trọng tâm chính trong quá trình phát triển máy ly tâm.