基于小头瓦润滑EHD模型的变工况运行往复压缩机连杆动力学分析

针对往复压缩机采用气量调节装置进行流量调节中往复压缩机出现小头瓦磨损的问题,本文基于小头瓦润滑EHD模型,研究了往复压缩机变工况运行时连杆动力学特性。根据小头瓦变工况运行时的油膜分布状态,揭示了机组在变工况运行过程中小头瓦易发生磨损的原因,分析了不同调节方法对小头瓦变负荷工况运行产生的影响。基于仿真数据,证明了部分行程顶开进气阀调节方法最有利于往复压缩机变负荷运行,为机组变工况运行选择最佳气量调节方法提供实际参考价值。     

带流量调节系统的往复式压缩机连杆轴瓦润滑特性分析

往复式压缩机采用进气流量调节系统后，会导致其连杆轴瓦磨损、烧瓦故障率上升。针对这一问题，以一台2D20的压缩机为例，对流量调节状态下的往复式压缩机连杆轴瓦润滑特性进行了研究。首先，分析了压缩机活塞运动过程中传动机构的作用力，并基于压缩机热力循环过程，构建了含连杆轴瓦润滑油膜的压缩机动力学模型；然后，利用RecurDyn软件对传动机构进行了运动学和动力学仿真分析，并研究了不同流量负荷对活塞杆受力特性的影响；最后，量化分析了10%～100%流量调节负荷对于连杆轴瓦油膜润滑特性的影响。研究结果表明：相比于作用力的换向，十字头销与轴瓦水平相对位置的换向具有明显的滞后性，且在15%～40%的低流量负荷段内，十字头销和衬套组件的两侧润滑效果均有较为明显的恶化；在设备的实际运行过程中，应避免使其长期处于低调节负荷段内运行；该结果可以为设备人员进行压缩机流量优化调节提供实际的参考。     

制冷剂溶解性对连杆轴承润滑特性的影响研究

制冷压缩机中实际的润滑环境为非纯油状态下的混合润滑,制冷剂溶解于润滑油会导致压缩机连杆轴承的润滑性能下降,目前尚未对其展开深入研究.以制冷剂R600a矿物油Azmol混合液相为润滑介质,建立基于制冷剂溶解度的润滑模型,研究不同负荷工况下溶解度对小型制冷压缩机连杆轴承润滑特性的影响规律.研究结果表明:在不同工况下,考虑溶解度影响后,轴承最小油膜厚度最大减小18.51％,最大油膜压力最大增加7.08％,摩擦功耗最大下降19.90％,端泄流量最大增加29.62％.该溶解度润滑模型为小型制冷压缩机连杆轴承摩擦副的失效机理分析提供了新的思路,对压缩机过负荷工况设计、轴承间隙及环境温度控制具有重要的指导意义.     

含间隙的往复式压缩机变工况动力学分析研究

以含有间隙运动副的往复式压缩机为研究对象,利用RecurDyn软件的碰撞函数,建立带有十字头销间隙的压缩机传动机构动力学模型,根据往复式压缩机热力学方程,借助MATLAB模拟出无级气量调节下的动态气体力。考虑不同间隙幅值和多种工作负荷的因素,研究机组在无级气量调节系统作用下的动力学特性。仿真结果表明,间隙接触副对压缩机传动机构的动力学性能有显著影响,为传动机构的设计提供依据。针对气量调节下的机组,分析变工况给传动机构带来的一系列影响,为无级气量调节系统的研究提供实际参考价值。     

阀片顶开位移对往复压缩机气量调节效果影响研究

由往复压缩机部分顶开进气阀的气量调节原理可知,排气量的调节是由进气阀延迟关闭时间决定的,回流过程中的气阀通流面积将影响往复压缩机气量调节的实际效果。基于满负荷往复式压缩机工作原理建立了气量调节工况下的单级往复压缩机工作循环模型,模拟了气阀不同顶开间隙对应通流面积不同时的往复压缩机回流过程,获得了压缩机气缸动态压力变化规律;根据执行机构液压原理,利用AMESim液压仿真平台建立了执行机构模型,模拟执行机构工作状态,获得了不同顶开位移下的执行机构撤回运动规律。本文研究成果为气量调节工况下的气阀通流面积优化选择奠定了基础。     

往复式压缩机小头瓦磨损故障动力学仿真研究

以对置式往复式压缩机为对象,研究建立小头瓦磨损动力学仿真模型,分析小头瓦在磨损故障下的响应规律。采用非线性接触碰撞建模方法,建立小头瓦-十字头销运动副的动力学模型,通过改变小头瓦与十字头销之间间隙,仿真计算小头瓦在不同磨损状态下的接触碰撞参数,分析小头瓦与十字头销、十字头与中体之间接触碰撞力的变化特点,得出小头瓦在磨损故障下的响应规律,指导提取小头瓦在磨损故障下的敏感特征。通过实验验证了仿真研究成果的正确性,为小头瓦磨损故障提供了一种早期预警和诊断方法。     

往复压缩机气量调节系统气阀瞬态特性的研究

基于主动控制进气阀的气量调节系统具有调节范围大、节能效果好等优点,适用于工艺流程中大型压缩机。本文依据热、动力学理论建立了耦合阀片运动的往复压缩机热力学模型,模拟了气缸内气体瞬态压力变化规律及进气阀片运动特性。研究结果表明:调节工况下自动阀和强制阀方式同时存在,执行机构延迟关闭进气阀,使压力升高过程延迟,实现压缩机流量及功率的降低。执行机构在气阀完全打开后作用,不影响气阀打开过程,仅利用撤销时间控制压缩机气量。调节工况下阀片打开速度不变,但关闭速度增大,且阀片与阀座间的最大撞击速度随执行机构撤销角度的增大而增大。由于气阀打开及关闭存在时间延迟,执行机构撤销时间在主轴转角为160°~295°范围内变化时,已实现气量0~100%范围调节。     

反向角问题的理论分析及其工程应用研究

反向角是衡量往复压缩机十字头销与连杆小头衬套润滑效果的重要指标,对API618提出的反向角进行了深入的分析研究。通过理论分析压缩机往复运动质量的受力情况,得出了反向角与综合活塞力的关系,并据此提出了压缩机设计过程中的反向角预估算方法,以确保在设计工况下反向角能满足润滑要求。此外,分析了不同流量调节方式下的反向角变化,提出了流量调节过程中保证十字头销润滑的不同措施。     

往复压缩机变负荷工况阀片运动规律及气缸内状态仿真研究

为了更好地了解往复式压缩机在不同工况下阀片的运动规律以及气缸内压力、温度的变化情况,对压缩机气缸及阀片运动规律进行了模拟仿真研究。采用有限元分析手段建立了往复压缩机的三维流场模型,在变负荷工况下,运用Fluent软件模拟分析了压缩机气阀与气缸工作状态;在正常工况下,模拟了压缩机气阀的运动情况和气缸内的压力变化情况,并利用往复压缩机实验台进行了实验验证;在气量调节工况和不同的阀片顶开位移的工况下,针对压缩机进行了模拟,得到了不同工况下阀片运动规律、气缸内示功图及气缸内温度变化规律。研究结果表明:针对机组复杂运行状态可用计算机仿真研究进行深入模拟,获得贴近实际运行状态的数据,对分析压缩机运行状态,改进优化气量调节系统具有重要作用。     

连杆小头轴承载荷分析及松脱影响因素研究

基于多体动力学及弹流润滑理论，建立含填充率考虑热效应的发动机连杆小头轴承-活塞销摆-转运动副的润滑力学模型，分析动力学和润滑力学耦合作用下连杆小头轴承的载荷特性，运用EXCITE仿真平台研究轴承装配过盈量对松脱的影响规律，再结合试验验证结果。表明过大的装配过盈量会导致轴承塑性变形、摩擦力矩减小，轴承发生松动甚至脱落。研究结果对高功率密度柴油机活塞销-连杆小头轴承的摩擦学设计奠定了理论基础，同时为运动副的结构设计和装配工艺优化具有指导意义。     

基于多系统联合仿真的变负荷工况下往复压缩机动态特性研究

针对往复压缩机在气量调节工况下因多系统耦合、多参数关联导致工作模型复杂,对压缩机动态特性分析难度大的问题,本文提出了针对气量调节系统与压缩机的多系统联合仿真的建模方法,首先建立独立的调节系统各模块工作模型,利用不同模型对接端口完成子系统模型之间的数据交互,融合压缩机工作模型构建了变负荷工况下往复压缩机工作特性分析模型,...     

无级气量调节工况耦合气阀故障对压缩机工作影响分析及试验验证北大核心CSCD

针对往复压缩机在安装顶开吸气阀无级气量调节系统后易出现卸荷压叉动作延迟、吸气阀破损泄漏等问题,对压缩机传统工作模型进行改进,增加卸荷压叉运动速度、吸气阀泄漏面积等参数,构建了无级气量调节工况耦合压叉故障、吸气阀泄漏故障的压缩机工作模型,实现故障仿真模拟。采用试验数据验证了模型的正确性,仿真数据综合偏差低于10%;进一步通过数值仿真获得无级气量调节工况下不同故障对应的动态压力数据,优选示功图面积、最终排气体积、单位排气体积消耗功作为故障特征指标进行计算分析,得到了不同故障对无级气量调节效果的影响规律,为变负荷工况下往复压缩机故障诊断奠定了基础。     

发动机连杆小头轴承弹性流体动力润滑分析

分析某型发动机连杆小头衬套发黑变色的原因,指出高温是衬套发黑变色的主要原因,且高温是由于连杆和活塞销摩擦引起的。为研究连杆小头轴承的润滑情况,建立活塞销、连杆和活塞的有限元模型,并对其进行自由度缩减;建立连杆小头轴承EHD仿真分析模型,对连杆小头轴承油膜压力、粗糙接触压力、油膜厚度和润滑油泄油量等润滑特性参数进行分析。结果表明,润滑油流动不畅是导致衬套发黑变色的主要原因。提出了匹配连杆小头孔型线和调整活塞销刚度的综合改进措施,结果表明:采用匹配孔型线的连杆小头衬套及增加活塞销刚度均可降低最大粗糙接触压力,改善润滑。     

往复压缩机变工况下吸气阀运动及冲击特性研究

基于局部行程压开进气阀的往复压缩机无级气量调节系统采用液压系统驱动机械执行机构控制吸气阀的开启时间实现气量调节。本文通过建立气量调节工况下往复压缩机工作循环的数学模型与吸气阀阀片运动的数学模型,模拟了不同负荷下气缸内动态压力,分析执行机构外力瞬间撤销下吸气阀阀片自由关闭时的运动规律;利用AMESim软件对复位弹簧在不同的弹簧刚度下执行机构运动规律进行研究;通过实验与仿真结果对比分析,确定了气量调节工况下吸气阀运动规律和气量调节工况下缸体振动冲击的来源;为往复压缩机无级气量调节系统的研发和气量调节工况下往复压缩机吸气阀故障诊断提供理论依据。     

气量调节工况下6M51往复压缩机曲轴有限元分析

针对大型压缩机的传动机构在引入气量调节装置后故障率上升的问题,对6M51型往复压缩机曲轴进行了动力学分析及有限元分析。首先,通过构建力学模型,在变工况条件下,分析了该往复压缩机组传动机构的受力情况;然后,在曲轴变工况运行过程中,结合有限元分析法对各级连杆轴颈的变形和强度特性进行了分析;最后,对往复压缩机曲轴的静强度及疲劳强度进行了校核。研究结果表明:该压缩机曲轴的强度安全可靠,可在变工况条件下安全稳定运行,但气量调节工况下的往复压缩机在20%～40%负荷下运行时变形及应力明显增大,疲劳系数减小幅度较大,将加速曲轴的恶化,易发生断裂导致压缩机整机故障,因此需尽量避免使该机组在20%～40%负荷以下长期运行;该研究结果可为同类压缩机曲轴的设计和变负荷工况运行提供参考。     

降低3L-10/8型空气压缩机润滑油消耗量的试验研究

一、降低耗油量的试验研究 压缩机中,在零件相互滑动的部位,如活塞环与气缸、填料与活塞杆、主轴承、连杆大头瓦、连杆小头衬套以及十字头滑道等处,均要注入润滑剂进行润滑。3L-10/8型空气压缩机的润滑为压力润滑并分为两个独立系统,即气缸部分的润滑靠注油器供油,而运动部分的润滑由齿轮油泵连续供油。以前车间为管理方便,气缸和机身运动机构均采用HS-13号压缩机油。由于粘度大,采用尼龙1010做密封填料,耗油量一般在60g/h左右,达到国家标准     

2D12型往复式丙烯压缩机连杆小头瓦磨损原因分析及改进措施

某公司氯丙烯车间一台2D12型丙烯气压缩机,Ⅱ级连杆小头瓦与十字头销之间频繁发生粘着磨损。通过分析该压缩机操作条件和操作模式,指出烧瓦原因是由于不正确操作,导致小头瓦和十字头销之间承受的比压超过了许用值,发生粘着磨损,并提出了改进措施。     

往复式压缩机无级气量调节工况的CFD仿真研究

针对往复式压缩机进行气量调节时内部瞬时流场复杂多变的问题,对压缩机变负荷工况下的气缸内气体动态压力、平均温度、质量,气阀阀片的运动规律及气阀流域气流速度变化进行了研究。对吸气阀关闭角度与负荷值之间的关系进行了归纳;基于计算流体动力学(CFD),根据往复式压缩机工作参数设定求解参数和流体物性参数,提出了一种对其在无级气量调节工况下的内部流场进行瞬态数值仿真的方法。研究结果表明:压缩机变负荷时,气缸压力实验和仿真数据在各阶段的最大相对误差不超过10%,验证了模型的准确性;随着吸气阀关闭滞后,压缩机负荷下降的变化率增加;当负荷降低,回流阶段内的气流平均速度增大,其最大值高于吸气阶段最大值,缸内气体平均温度略有上升。     

往复压缩机气量调节控制失稳自愈调控方法研究

针对往复压缩机无级气量调节常见的调控失稳故障,构建包含压缩机、管道、缓冲罐、执行机构等部件的无级气量调节多系统耦合控制模型,仿真往复压缩机无级气量调节动态特性。以控制系统输出的脉宽调制控制信号作为输入,以压缩机各级排气压力作为输出,研究执行机构动态响应和控制系统调控参数对气量调节结果影响的规律;进一步针对执行机构性能参数变化导致气量调节控制失稳的问题,利用BP神经网络构建多参数负荷动态反馈模型实现调控失稳故障诊断和故障类型识别。基于故障异常类型识别结果提出一种调控参数自适应优化补偿的自愈调控方法。试验结果表明,提出的自愈调控方法可在失稳故障发生后主动施加调控参数补偿量,使得气量调节系统恢复到正常状态,实现故障在线自愈。     

低速重载工况下连杆小头轴承变形与润滑耦合分析

连杆小头轴承是内燃机中的关键摩擦副,在低速重载工况下容易发生变形和咬合失效,是影响重型卡车发动机可靠性的重要原因。为揭示低速重载工况下连杆小头轴承的性能,以某6缸柴油机连杆小头轴承为分析对象,考虑连杆小头轴承和活塞销孔轴承对活塞销的摩擦转矩,建立柴油机活塞-连杆-曲轴摩擦动力学模型,在此基础上耦合连杆小头轴承的瞬时弹性变形,对比分析轴承变形对连杆小头轴承润滑性能的影响。研究结果表明：在低速重载工况下,忽略轴承变形可能会使预测的活塞销旋转方向相反;连杆小头轴承在吸气冲程受拉会产生严重变形,并且导致轴承与活塞销间润滑性能下降。