基于LuGre模型的滚动活塞压缩机滑片与滑槽摩擦特性研究

发布时间：2017-04-13 09:20

  本文关键词：基于LuGre模型的滚动活塞压缩机滑片与滑槽摩擦特性研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：叶片式旋转压缩机以其体积小、重量轻、结构简单和动平衡性能好等优点,被广泛应用于工业生产中。然而,机械效率低、易磨损部件多等问题却成了制约该类压缩机发展的首要问题。因此,研究并且掌握其主要部件的运行规律、力学行为以及摩擦特性对提高整机效率、减小摩擦磨损、减振降噪、提高整机可靠性等都具有重要的现实意义。本文以滚动活塞压缩机滑片为研究对象,通过对其进行动力学建模与仿真,得到了滑片在一个工作周期内所受气体压力、伸出长度、速度随偏心轮轴转角的变化规律。基于以上规律,对原有的LuGre摩擦模型进行修正,建立了滚动活塞压缩机滑片与滑槽的LuGre摩擦模型；设计了一套能够模拟变化气体力的摩擦力测试系统,并分别搭建了测试系统的硬件平台和软件平台。通过摩擦力测试系统测试得到不同速度下的摩擦力值及预滑移阶段的摩擦力值,依据实验测试数据,利用自适应权重粒子群优化算法辨识出LuGre摩擦模型的动态和静态参数,获得一种能够表征滚动活塞压缩机滑片周期性变化摩擦的LuGre摩擦模型,论文还对模型的准确性进行了验证。本文主要研究工作如下：(1)对现有的几种重要的动、静摩擦模型进行分析,结合滚动活塞式压缩机的工作特点、滑片的运动特性、力学特性以及Lugre摩擦模型的优点,选用Lugre摩擦模型来描述滚动活塞压缩机滑片与滑槽的摩擦特性。(2)对滑片的运动规律及滑片的力学特性做了理论分析与仿真,为后续实验提供理论依据。针对滑片在工作中的运动特点及其力学特点,对原有的LuGre摩擦模型进行修正,建立一种能够表征滑片与滑槽间周期性摩擦的LuGre摩擦模型。(3)设计了一套能够模拟变化气体力的摩擦力测试系统,并详细描述了测试系统组成及其测试原理。设计、加工并搭建了摩擦力测试系统硬件平台。设计的软件平台实现了各种测试参数的选择和设置以及数据的采集、实时显示、滤波处理、回放、保存、错误提示等。(4)对摩擦力测试中的跃动现象和重复性不佳等问题做了理论分析和实验验证,依据测试步骤测试得到滚动活塞压缩机滑片摩擦力——速度曲线及滑片摩擦力——预滑移位移曲线。利用自适应权重粒子群优化算法辨识出LuGre模型的动态和静态参数,即σ0=3.90625×105N/m,σ1=589.8N·S/m, σ2=0.0352N·S/mm,μc=0.15,μs=0.25,vs=2.6mm/s。(5)将LuGre摩擦模型理论输出值和实验值进行对比,验证模型的准确性。分析总结了滑片的摩擦特性。(6)对整个研究过程做了总结和展望,对后续研究提出合理有益的建议。
【关键词】：滚动活塞压缩机 摩擦特性 LuGre摩擦模型 参数辨识 自适应权重PSO
【学位授予单位】：广西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH45
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 第一章 绪论12-18
• 1.1 引言12-13
• 1.2 压缩机减摩技术研究现状13-15
• 1.3 本课题的研究内容、思路及研究路线15-17
• 1.3.1 研究内容15-16
• 1.3.2 研究思路16-17
• 1.4 本章小结17-18
• 第二章 摩擦模型分析及选择18-31
• 2.1 摩擦特性18-21
• 2.1.1 摩擦定律18-19
• 2.1.2 摩擦特性19-21
• 2.2 摩擦模型21-29
• 2.2.1 静态摩擦模型21-25
• 2.2.2 动态摩擦模型25-29
• 2.3 压缩机滑片与滑槽运动副的摩擦模型选择29
• 2.4 本章小结29-31
• 第三章 滑片动力学分析及LuGre摩擦模型建立31-46
• 3.1 滚动活塞压缩机工作原理31-32
• 3.2 滚动活塞压缩机工作腔容积与压力计算及数值仿真32-36
• 3.2.1 工作腔容积计算32-35
• 3.2.2 工作腔压力计算35-36
• 3.3 滑片运动分析及数值仿真36-39
• 3.4 滑片力学分析及数值仿真39-42
• 3.5 滑片与滑槽运动副LuGre模型的建立42-44
• 3.5.1 模型参数分析42-43
• 3.5.2 模型建立43-44
• 3.6 压缩机几何参数确定44-45
• 3.7 本章小结45-46
• 第四章 摩擦力测试系统设计与硬件平台搭建46-55
• 4.1 摩擦力测试系统方案设计46-49
• 4.1.1 系统方案设计46-48
• 4.1.2 系统测试原理48-49
• 4.2 测试系统硬件平台49-51
• 4.2.1 测试系统硬件选型49-50
• 4.2.2 运动模拟装置加工50-51
• 4.2.3 硬件平台搭建51
• 4.3 测试实验加载51-54
• 4.4 本章小结54-55
• 第五章 摩擦力测试系统软件设计55-68
• 5.1 系统功能需求分析55-56
• 5.2 采样频率及测量接线方式56-58
• 5.2.1 采样频率56
• 5.2.2 测量接线方式56-58
• 5.3 测试系统软件设计58-63
• 5.3.1 采集卡及其配置安装调试58-59
• 5.3.2 软件设计59-63
• 5.4 控制模块设计63-67
• 5.4.1 测控顺序及控制器的选择63-64
• 5.4.2 电子齿轮设定64-65
• 5.4.3 控制程序设计与写入65-67
• 5.5 本章小结67-68
• 第六章 滑片与滑槽摩擦力实验研究68-83
• 6.1 测试分析68-70
• 6.1.1 跃动现象分析68-70
• 6.1.2 重复性不佳分析70
• 6.2 系统测试步骤70-72
• 6.3 摩擦力测试72-73
• 6.4 自适应权重粒子群算法73-74
• 6.4.1 PSO算法73-74
• 6.4.2 自适应权重PSO算法74
• 6.5 参数辨识74-79
• 6.6 实验验证79-81
• 6.7 摩擦特性分析81-82
• 6.8 本章小结82-83
• 第七章 总结与展望83-86
• 7.1 总结83-84
• 7.2 展望84-86
• 参考文献86-91
• 致谢91-92
• 攻读学位期间发表的学位论文及获取专利目录92

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 刘丽兰;刘宏昭;吴子英;王忠民;;机械系统中摩擦模型的研究进展[J];力学进展;2008年02期

2 丁千;翟红梅;;机械系统摩擦动力学研究进展[J];力学进展;2013年01期

  本文关键词：基于LuGre模型的滚动活塞压缩机滑片与滑槽摩擦特性研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：303283