活塞式压缩机动力学设计与振动仿真研究

发布时间：2017-12-26 10:16

本文关键词：活塞式压缩机动力学设计与振动仿真研究　出处：《上海交通大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：压缩机作为一种提高气体压力的机械,在各行各业均有着广泛的运用,而活塞式压缩机作为压缩机分类的重要分支之一,在某些应用场合更有着不可替代的作用。然而,作为往复式机械,活塞式压缩机在振动噪声方面有着较为明显的缺点,通过设计、计算等来降低机器振动噪声,提高其可靠性,是行之有效的重要途径和手段。最近的几十年,是计算机技术充分发展和进步阶段,三维设计和有限元仿真等技术在工程领域得到了广泛的运用,使得压缩机优化设计有了更加丰富而有效的手段。本文研究的PY40V2型压缩机是在企业前期研究的单缸活塞式压缩机基础上进行设计改进的,主要在降低振动响应方面做了详尽的研究,该压缩机应用工况流量小但变化范围大,振动噪声指标要求高。作者在本文中进行了压缩机传动系统的平衡分析、动力计算、机体模态仿真分析、模态测试、频率响应分析以及振动测试,并提出了降低压缩机振动响应的优化设计方案。通过全过程低振动压缩机设计方案的运用,试验数据表明PY40V2型压缩机较前阶段设计的压缩机在同工况下的振动水平得到了明显的提高,10Hz-8KHz范围内1/3倍频程的机脚平均振动加速度总级降低超过3dB,PY40V2型活塞式压缩机(10Hz-1kHz)振动烈度为2.62mm/s,较前一机型降低了27.5mm/s,按照GB/T16301-2003标准评价,其振动烈度值已经达到了A级即优的技术水平。首先,本文从压缩机传动系统的设计出发,对曲柄连杆机构的平衡做了详尽的分析计算,提出了平衡重的设计重量和尺寸;然后,对压缩机气缸内的气体做了简要的热力分析,并以此为输入进行压缩机整机的动力分析计算,为压缩机飞轮设计提供了依据;其次,采用PRO-E软件建立了压缩机频响分析模型;而后,采用Patran/Nastran对其主要零部件进行了模态仿真分析,并通过与模态实测数据的对比分析,验证了有限元模型仿真的准确性;最后,利用频率响应分析的方法,仿真分析了整机的结构响应,并将仿真结果与测试数据进行了对比分析。通过以上工作,作者提出了降低该型压缩机振动水平的结构改进设计方案,对进一步优化设计起到了指导性作用,通过计算机仿真运用于工程设计,大大降低了研发成本,有效的提高了设计水平。
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH457

【引证文献】