ZW型往复式压缩机及其管系振动分析

发布时间：2017-09-17 13:41

  本文关键词：ZW型往复式压缩机及其管系振动分析

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【摘要】：压缩机是一种压缩及输送气体的通用设备,在往复压缩机运行时,由于其本身结构、运行机理及制造粗糙等原因会造成压缩机自身及其管系发生振动,严重影响生产效益和职员安危。因此,对往复压缩机及其管系振动问题进行研究,可为压缩机及其管系结构的优化设计与改进提供依据,减少往复压缩机发生故障的可能性。本文首先从往复压缩机的结构及其工作原理分析了往复压缩机的振动机理和管系振动的原因,指出往复压缩机振动的激励源主要来自往复压缩机中产生的惯性力与惯性力矩、气体压力、摩擦力和机械冲击,其中惯性力与惯性力矩又是影响因素中最主要的因素,而管系振动的主要原因来自于管系的脉动及压缩机管内气柱、管道结构本身发生共振：然后利用三维制图软件SolidWorks对往复压缩机的各个关键部件进行了虚拟模型的建立并对往复压缩机进行了受力分析,又利用有限元软件ANSYS对曲轴进行模态分析并对壳体进行有限元分析,得出ZW-0.8/10-16型往复压缩机的曲轴的前六阶振型显示曲轴主要发生弯曲振动而壳体的前六阶振型显示壳体主要发生弯曲振动和扭转振动；进一步又对管系振动的研究方法进行了分析,得出利用有限元法相对于转移矩阵法、转移系数法、刚度矩阵法有独特的优势,并对已有管系进行模型建立,利用ANSYS对气柱和管道进行模态分析并对管道结构进行谐响应分析,得出了气柱频率和管道固有频率并求出了管系的脉动压力和管道振动的响应,为管道结构改进提供了理论参考；最后针对压缩机和管系的振动进行了结构优化,分别对ZW-0.8/10-16型往复压缩机的曲轴进行结构优化,使曲轴所受惯性力下降了51%；对壳体通过加大壁厚并对其表面涂上阻尼材料来进行结构优化,增大了壳体刚度使其振动幅度大大减小,振动型态变得简单；对管系采用多种减振措施并重点进行支承数量和位置的改变,使管系振动幅值大大减小进一步避免了管道的结构共振。
【关键词】：往复式压缩机 管系 振动 曲轴 有限元分析 优化
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH45
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 第一章 绪论12-16
• 1.1 选题背景及意义12-13
• 1.2 研究现状分析13-15
• 1.2.1 往复压缩机的振动研究13
• 1.2.2 管系的振动研究13-15
• 1.3 本文的主要工作15
• 1.4 本章小结15-16
• 第二章 往复压缩机及其管系振动机理分析16-22
• 2.1 往复压缩机及其管系结构16-19
• 2.1.1 往复压缩机简介16-17
• 2.1.2 往复压缩机管系结构17-18
• 2.1.3 压缩机和管道结构数据18-19
• 2.2 往复压缩机振动机理19-20
• 2.3 往复压缩机管系振动原因20-21
• 2.4 本章小结21-22
• 第三章 ZW型往复式压缩机建模及振动分析22-34
• 3.1 ZW型往复式压缩机建模及力学分析22-27
• 3.1.1 ZW型往复式压缩机建模22-25
• 3.1.2 ZW型往复式压缩机的受力分析25-27
• 3.2 ZW型往复式压缩机振动分析27-31
• 3.2.1 ZW型往复式压缩机曲轴振动分析27-29
• 3.2.2 ZW型往复式压缩机壳体振动分析29-31
• 3.3 本章小结31-34
• 第四章 压缩机的管系振动分析34-52
• 4.1 管系振动的研究方法比较34-43
• 4.1.1 气柱频率计算34-38
• 4.1.2 管系脉动计算38-42
• 4.1.3 管道模态和动力特性计算42-43
• 4.2 管系振动中的气柱系统有限元分析43-47
• 4.2.1 管系模型的建立44-45
• 4.2.2 气柱频率计算45-46
• 4.2.3 管系脉动计算46-47
• 4.3 管系振动中的管道动力特性计算47-50
• 4.3.1 管道的频率计算47-49
• 4.3.2 管道结构的谐响应计算49-50
• 4.4 本章小结50-52
• 第五章 ZW型往复压缩机及其管系的优化设计52-60
• 5.1 ZW型往复压缩机曲轴与壳体的优化设计52-55
• 5.1.1 压缩机曲轴的优化设计与效果分析52-53
• 5.1.2 压缩机壳体的优化设计与效果分析53-55
• 5.2 压缩机管系的优化设计55-58
• 5.2.1 压缩机管系振动改进措施55-57
• 5.2.2 压缩机管系优化效果分析57-58
• 5.3 本章小结58-60
• 第六章 总结与展望60-62
• 6.1 结论60
• 6.2 展望60-62
• 参考文献62-66
• 致谢66-68
• 作者简介及读研期间主要科研成果68
• 1. 作者简介68
• 2. 读研期间主要科研成果68

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1 徐U，

本文编号：869733