涡旋压缩机转子系统动力学仿真分析

发布时间：2021-05-25 18:07

　　涡旋压缩机是一种应用较为广泛的流体机械,目前在制冷与空调、各种气体压缩、增压泵等领域得到了广泛的应用。各种工况下,保障涡旋压缩机转子系统良好的动力学特性十分重要,各零部件的动力学特性好坏会影响到涡旋压缩机运行的可靠性。本文以涡旋压缩机转子系统为研究对象,基于虚拟样机技术,借助三维建模软件Solidworks、动力学仿真软件ADAMS以及有限元分析软件ANSYS建立考虑运动副间隙及构件弹性的转子系统模型,考虑动涡盘倾覆进行转子系统的动力学仿真分析,根据仿真结果对相应构件进行有限元分析,对转子系统的动力学特性进行深入研究,以便为转子系统设计和动力学行为预测提供分析方法和理论指导。首先,本文介绍了涡旋压缩机的基本理论,依据涡旋压缩机的几何理论研究,对转子系统以及动涡盘进行受力分析并建立动力学模型,利用数值分析方法计算出了动涡盘所受的气体力及力矩大小随主轴转角的变化规律。建立了运动副间隙处的矢量模型和碰撞力模型,并嵌入转子系统动力学模型中。借助Solidworks软件建立了转子系统的三维实体模型。其次,根据多体动力学研究方法和虚拟样机技术,利用ADAMS软件建立了含运动副间隙转子系统动力学模型... 

【文章来源】：兰州理工大学甘肃省

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 涡旋压缩机的结构和工作原理
    1.2 涡旋压缩机的发展历程
    1.3 涡旋压缩机的发展趋势
    1.4 涡旋压缩机的研究热点
        1.4.1 动力学特性研究
        1.4.2 虚拟样机理论研究
        1.4.3 型线理论研究
        1.4.4 工作过程特性研究
        1.4.5 机构模型的研究
        1.4.6 摩擦磨损与润滑研究
    1.5 课题研究的背景及意义
        1.5.1 课题背景
        1.5.2 课题意义
    1.6 课题的研究内容及创新点
        1.6.1 课题研究内容
        1.6.2 课题创新点
    1.7 本章小结
第2章 涡旋压缩机的几何理论和力学分析
    2.1 涡旋压缩机的几何理论
        2.1.1 涡旋齿啮合原理及型线构成原则
        2.1.2 圆的渐开线方程
        2.1.3 工作腔行程容积与容积比
    2.2 涡旋压缩机的力学分析
        2.2.1 动涡盘的气体力分析
        2.2.2 动涡盘惯性载荷
        2.2.3 动涡盘倾覆力矩分析
        2.2.4 动涡盘自转力矩
        2.2.5 动涡盘整体受力分析
        2.2.6 驱动轴承受力分析
        2.2.7 十字滑环受力分析
        2.2.8 偏心主轴受力分析
    2.3 本章小结
第3章 转子系统多体动力学仿真方法研究
    3.1 引言
    3.2 旋转铰间隙模型
    3.3 间隙铰接触力模型
        3.3.1 法向接触力模型
        3.3.2 摩擦力模型
    3.4 驱动轴承外圈倾斜模型
    3.5 ADAMS中的碰撞力函数
    3.6 含间隙运动副的转子系统动力学建模
        3.6.1 运动约束方程的建立
        3.6.2 动力学方程的建立
    3.7 本章小结
第4章 含运动副间隙的涡旋压缩机转子系统仿真分析
    4.1 虚拟样机技术概述
    4.2 多体系统动力学及ADAMS软件介绍
    4.3 涡旋压缩机转子系统虚拟样机建立
        4.3.1 涡旋压缩机转子系统三维模型的建立
        4.3.2 干涉检查
    4.4 含运动副间隙的涡旋压缩机动力学仿真分析
        4.4.1 间隙运动副添加
        4.4.2 创建约束、驱动和测量
        4.4.3 气体力添加
        4.4.4 仿真结果与分析
    4.5 本章小结
第5章 含运动副间隙的涡旋压缩机转子系统刚柔耦合分析
    5.1 刚柔耦合模型基本理论
        5.1.1 刚柔耦合分析
        5.1.2 柔性状态分析
        5.1.3 多柔体动力学方程
    5.2 刚柔耦合模型的建立
        5.2.1 MNF文件的建立
        5.2.2 柔性体替换刚性体
        5.2.3 接触约束的添加
    5.3 含间隙刚柔耦合模型的仿真分析
    5.4 本章小结
第6章 涡旋压缩机驱动轴承与主轴的有限元分析
    6.1 有限单元法和结构模态分析理论
        6.1.1 有限单元法概述
        6.1.2 结构模态分析理论概述
    6.2 驱动轴承与主轴模态分析
        6.2.1 驱动轴承与主轴有限元模型的建立
        6.2.2 驱动轴承与主轴网格划分与约束添加
        6.2.3 驱动轴承与主轴模态分析仿真结果
    6.3 轴承与主轴的有限元仿真分析
        6.3.1 有限元模型的建立
        6.3.2 施加边界条件与加载
        6.3.3 有限元分析结果
    6.4 本章小结
全文总结与展望
参考文献
致谢
附录 攻读学位期间所发表的学术论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于刚柔耦合的无油涡旋压缩机小曲拐动力特性分析[J]. 彭斌,方圆力,朱永军.  机械制造与自动化. 2018(06)
[2]考虑间隙和冲压力的压力机刚柔耦合模型仿真分析[J]. 李建功,赵翔宇,蔡玉强.  锻压技术. 2018(11)
[3]小型低温空气源热泵用转子和涡旋压缩机对比[J]. 李敏霞,李昱翰,马一太,王派,王飞波,詹浩淼.  化工学报. 2018(S2)
[4]无油涡旋压缩机小曲拐动力特性与仿真研究[J]. 彭斌,朱永军.  机械设计与制造工程. 2018(08)
[5]气体力作用下涡旋压缩机传动系统动平衡研究[J]. 王训杰,李海生.  机械设计与制造. 2018(08)
[6]涡旋压缩机齿顶密封条摩擦磨损性能的研究[J]. 王建吉,刘涛,孙旖彤,弥宁.  流体机械. 2018(04)
[7]涡旋压缩机技术发展趋势[J]. 周英涛,张晓丹,刘忠赏.  制冷与空调. 2017(07)
[8]涡旋压缩机型线的综述与展望[J]. 彭斌,赵生显,李要红,朱永军,张朋成.  压缩机技术. 2017(03)
[9]涡旋压缩机传动系统动平衡性能改进设计[J]. 邱海飞.  机械强度. 2017(02)
[10]通用型线电动涡旋压缩机的结构设计及动态仿真[J]. 王立存,董光辉,王旭东,敖文刚.  中国机械工程. 2017(06)

博士论文
[1]煤矿焊接机器人刚柔耦合动力学与动态特性研究[D]. 刘娜.中国矿业大学(北京) 2018
[2]涡旋压缩机对称圆弧加直线修正型线理论研究[D]. 吴昊.合肥工业大学 2015
[3]无油润滑双涡圈涡旋压缩机动力特性研究[D]. 赵嫚.兰州理工大学 2013
[4]600MW超临界汽轮机再热主汽阀门动力学建模与虚拟样机研究[D]. 时兵.上海交通大学 2008

硕士论文
[1]涡旋压缩机变齿宽结构优化研究[D]. 贾卿晨.合肥工业大学 2017
[2]涡旋压缩机滑环式防自转机构的摩擦磨损研究[D]. 汪洋.兰州理工大学 2016
[3]涡旋压缩机实体建模与传动系统动力学分析[D]. 张波.东北大学 2006



本文编号：3205780