往复压缩机的动力学分析与运动副模拟

发布时间：2017-04-30 09:09

  本文关键词：往复压缩机的动力学分析与运动副模拟，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：往复压缩机是气体压缩和运输的关键机械设备,通过对气体做功压缩,可有效的提升气体压力、减少气体体积,在我国的工业生产中起着关键作用,尤其在石油天然气运输增压及化工领域应用广泛。受到实际工况的影响,往复压缩机长时间的连续运行极易造成传动机构的磨损,并产生运动副间隙。运动副内间隙故障会造成往复压缩机的运动稳定性和生产效率降低,严重状态下更会造成压缩机的损坏。在传统的压缩机检测维修中,通常采用振动信号检测的方式进行故障的分析与诊断,但往复压缩机内部结构复杂、故障种类多样,故障信号的激励源众多,且检测设备只能采集机体外部信号进行分析,难以准确的确定内部故障形式和位置。因此,对往复压缩机的故障分析与模拟仿真预测已成为了研究的热点。在现阶段,随着多体动力学分析及计算机仿真软件的发展,为机械系统的模拟分析提供了新的有效方法。本文首先对运动副中间隙的影响进行了分析,并建立了含间隙运动副的往复压缩机的动力学模型。并结合计算机模拟仿真软件,分析运动副间隙对往复压缩机的影响。以具体型号的往复压缩机为研究对象,模拟轴承间隙对往复压缩机动力学特性的影响,主要工作如下:首先,介绍了现阶段多体动力学的主要发展状况,确定了轴承间隙运动的研究方法及所需理论。由于间隙运动副的影响,轴颈与轴套在运动过程中会产生碰撞,改变了原有的运动状态。本文针对含轴承间隙的运动描述,对间隙运动副的运动规律、力学模型、碰撞接触力模型和摩擦力模型等多个方面进行了分析。其次,将轴承间隙运动副模型和往复压缩机传动机构模型相结合,通过经典动力学理论分析,建立含间隙运动副的往复压缩机传动机构模型,并讨论轴承间隙对往复压缩机动力学性能的影响。然后,为了准确分析在运动过程中往复压缩机自身较小的振动变形,利用柔性体模型进行刚柔耦合联合仿真。最后,结合实例分析,建立2D12型往复压缩机的三维参数化模型。利用多体动力分析软件和有限元软件对模型进行模拟仿真。通过与实测信号相对比,验证模拟的准确性,并比较不同工况下轴承间隙对仿真信号的影响。结果表明:往复压缩机曲柄转速、间隙大小和间隙位置都直接影响着振动信号的波形特征。
【关键词】：往复压缩机 间隙运动副 动力学 柔性体 模拟仿真
【学位授予单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH45
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-7
• 创新点摘要7-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 课题研究背景及研究目的意义10
• 1.2 往复压缩机的发展状况及故障分析10-12
• 1.2.1 国内外往复压缩机的发展历程10-11
• 1.2.2 往复压缩机的工作特点及故障特征11-12
• 1.3 相关课题在国内外研究现状12-15
• 1.3.1 多体动力学研究现状12-14
• 1.3.2 柔性体仿真的研究现状14
• 1.3.3 间隙运动副中接触、碰撞理论的发展14-15
• 1.4 主要研究内容15-16
• 第二章 含间隙运动副的往复压缩机多体动力学仿真方法研究16-28
• 2.1 引言16
• 2.2 间隙运动副模型16-20
• 2.2.1 间隙运动副运动学模型16-17
• 2.2.2 间隙运动副动力学分析17-20
• 2.3 含间隙运动副的传动机构动力学分析20-23
• 2.3.1 多体动力学方程20
• 2.3.2 含间隙的往复压缩机动力学方程20-23
• 2.4 刚柔耦合模型23-27
• 2.4.1 刚柔耦合分析23-25
• 2.4.2 柔性体状态分析25-26
• 2.4.3 模态叠加法26-27
• 2.5 本章小结27-28
• 第三章 往复压缩机的建模与仿真28-51
• 3.1 往复压缩机模型28-31
• 3.1.1 动力学仿真软件介绍29-30
• 3.1.2 模型的简化与三维建模30-31
• 3.2 间隙运动副的仿真与分析31-37
• 3.2.1 间隙运动副添加31-32
• 3.2.2 单缸间隙模型仿真32-37
• 3.3 往复压缩机刚柔耦合仿真37-46
• 3.3.1 柔性体模型参数设定37-39
• 3.3.2 刚柔耦合配合与仿真39-42
• 3.3.3 模型参数设置42-46
• 3.4 仿真结果对比分析46-49
• 3.4.1 实测信号数据46
• 3.4.2 敏感测点的选择46-48
• 3.4.3 仿真信号模拟48-49
• 3.4.4 仿真信号与实测信号对比分析49
• 3.5 本章小结49-51
• 第四章 不同工况参数下往复压缩机的间隙运动副模拟仿真51-56
• 4.1 转速对间隙运动副的影响51-52
• 4.2 间隙大小对运动副的影响52-54
• 4.3 间隙位置对测点响应的影响54
• 4.4 本章小结54-56
• 结论56-58
• 参考文献58-61
• 发表文章目录61-62
• 致谢62-63

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7 田，

本文编号：336565