涡旋压缩机传动系统的动静态特性研究

针对涡旋压缩机传动系统的结构参数和转速影响噪声和轴承使用寿命的问题,开展了涡旋压缩机传动系统动静态特性的研究。通过建立变频涡旋压缩机传动系统有限元分析模型,以主副轴承的刚度、主轴转速、平衡铁的形状参数和布局位置为设计变量,选取了反映传动系统静态特性的最大静变形,反映动态特性的振动频率、典型位置点的振动幅值以及动平衡力响应为研究目标,采用最优超拉丁方算法开展了试验研究。研究结果表明:轴承1的刚度对传动系统的静态特性及一阶频率响应影响较大;轴承相对位置、平衡块的结构参数对传动系统的固有频率影响很小,平衡块的结构参数x11、x9、x10、x4对传动系统的动平衡响应影响较大;该研究结果可以为涡旋压缩机传动系统的优化提供理论依据。     

气体力作用下涡旋压缩机传动系统动平衡研究

针对考虑气体力作用下涡旋压缩机传动系统动平衡优化设计,建立数学模型分析气体力及其标准偏差最小时的结构参数,应用Pro/E软件建立传动系统三维实体模型,采用Adams软件对涡旋压缩机进行传动系统动平衡的多目标优化,优化结果表明:切向气体力是影响涡旋压缩机传动系统动平衡的主要气体力;平衡块的结构参数是影响传动系统动平衡主要结构参数;考虑气体力作用二个平衡块应采用非对称布置。优化后传动系统动平衡综合性能有明显提高,实例证明优化方法切实有效。     

某涡旋压缩机曲轴-轴承系统的静态分析及优化

根据某涡旋压缩机虚拟样机曲轴实际工作载荷及位移边界条件,基于ANSYS Workbench平台建立有限元模型,对其进行应力和变形分析。并在此基础上利用DOE优化算法对曲轴-轴承结构进行多参数优化设计,从而减小曲轴的应力和位移变形,提高曲轴的径向刚度,为涡旋压缩机的结构设计和动力学研究提供参考。     

运动副间隙对涡旋压缩机动力特性的影响

为了研究无油涡旋压缩机传动系统的动力特性问题,对涡旋压缩机的传动系统模型进行了简单的分析,利用Solidworks建立了涡旋压缩机的三维模型,并根据其运动规律,将其嵌入Adams虚拟样机软件中,建立了涡旋压缩机传动系统的动力学模型,针对曲柄销和小曲拐与轴承之间运动副间隙的大小,进行了传动系统的动力学仿真,结果表明:曲柄销和小曲拐与轴承之间运动副间隙的大小对于涡旋压缩机传动系统的动力特性有着显著的影响。合理控制轴承装配间隙有利于提高涡旋压缩机的动力特性以延长其使用寿命。     

涡旋压缩机动平衡设计和振动研究

为改善涡旋压缩机振动,对其传动系统的动平衡进行优化设计。对涡旋压缩机的动平衡系统进行理论研究,通过EXCEL软件提供的规划求解功能得到了动平衡的最优解,理论上通过该方法对上下平衡块的优化设计可以将不平衡量将至0。分析了动平衡系统部件的误差对不平衡量的敏感性,发现相较部件质心轴向位置,其离心力的误差对动平衡系统影响更大。为检验动平衡设计对压缩机振动的价值,在理论上分析了动平衡系统的不平衡量对压缩机振动的影响,并与压缩机振动试验结果比对。振动试验结果表明,动不平衡量与压缩机振动正相关,与理论相符。EXCEL软件应用广泛,程序运行稳定、速度快,不需要自行编写程序,可极大减少设计时间和开发周期,降低设计成本。     

电动涡旋压缩机动平衡仿真分析

通过理论分析再结合动力学仿真软件对某型号电动涡旋压缩机的动平衡进行了研究,仿真了不同转速、不同平衡块和偏心轮质量对旋转部件动平衡的影响,并通过使用ADAMS中的优化模块,实现在不同平衡块质量下偏心轮质量的寻优,计算结果与RP原数据结果接近,为涡旋压缩机动平衡设计提供了一种有效的方法,缩短了设计周期,有效地支持了电动涡旋压缩机的结构设计和改进。     

涡旋压缩机驱动轴承的力学特性研究

分析了径向载荷、倾覆力矩及轴承径向间隙等参数对滚针轴承力学特性的影响.首先,利用Hertz理论及力法解静不定问题,推导出滚针轴承径向载荷与变形的计算关联式;然后,依据力矩平衡原理,得出轴承外圈倾斜对轴承有效长度上载荷分布的影响;最后,以某一双涡圈涡旋压缩机用滚针轴承为研究对象,研究其径向变形量及载荷分布规律.结果表明,虽然滚针的径向承载与径向总变形之间的关系为非线性关系,但在涡旋压缩机应用中滚针最大径向变形量与轴承总径向力近似成正比,且随曲轴转角同规律周期性变化,相对径向载荷、倾覆力矩对滚针轴承的失效起绝对作用.研究结果对涡旋压缩机的结构设计、驱动轴承的选用及周期性检修、压缩机轴-轴承的动力学行为及动力学与摩擦学的耦合问题研究提供一定的理论依据.     

基于四杆机构的涡旋压缩机的平衡分析

针对影响涡旋压缩机振动及动力平衡问题,从四杆机构摆动力和摆动力矩及轴的惯性力矩平衡的原理出发,得出了这种方法与涡旋压缩机一次、二次平衡的方法在原理上基本一致的结论,即它们都以减轻惯性力作用在曲轴支承轴承的动载荷为目的,同时还比较了这两种方法的不同,提出了一些新的平衡方案,为较准确地平衡涡旋压缩机的惯性力和惯性力矩的影响奠定了基础.     

刚柔耦合的涡旋压缩机转子系统的动力学分析

以涡旋压缩机转子系统为研究对象,采用Bushing连接模拟轴承,运用Ansys Workbench软件建立了考虑轴承刚度、小轴和动涡旋盘柔性的涡旋压缩机转子系统的刚柔耦合模型,进行了刚柔耦合动力学分析,得到了实际工况和理想工况时运动副反力,以及实际工况时小轴和动涡旋盘的应力、应变情况。仿真结果表明:实际工况时滚针轴承不承担动涡旋盘的倾覆力矩,倾覆力矩由3对7001轴承来承担,并造成轴向气体力分配不均匀,使2号7001轴承受力过大;小轴、动涡旋盘的强度和刚度符合设计要求。研究结果为涡旋压缩机结构设计和优化提供了理论指导。     

涡旋压缩机传动机构动平衡集成优化设计

针对涡旋压缩机传动系统动平衡参数优化设计,提出了一种在ISIGHT软件集成环境下动平衡优化设计方法和系统仿真流程。在ISIGHT环境中集成软件Pro/E、Adams和计算器,实现涡旋压缩机动平衡的多目标优化设计。以某型卧式涡旋压缩机为例,应用试验设计和遗传算法NSGA-Ⅱ对影响动平衡的10个结构参数进行优化,优化后传动系统动平衡综合性能有明显提高,分析结果验证了优化方法是可行有效的。     

基于NSGA-Ⅱ的多目标遗传算法通用涡旋盘的优化设计

利用非劣排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)对通用涡旋压缩机的动静涡旋盘涡旋体高度、涡旋盘主轴转角、涡旋型线基圆渐开角、涡旋型线基圆半径基本参数进行优化设计,使涡旋盘的径向气体力、切向气体力、倾覆力矩、自转力矩、能效比达到最优。给出了优化设计的遗传算法计算方法、数学模型、基于遗传算法数学模型、程序流程图、多目标优化结果。较其他优化方法,NSGA-Ⅱ能较好解决多目标非线性优化问题,最后用优化后的数据验证了该方法的有效性。     

涡旋压缩机的平衡分析

针对影响涡旋压缩机振动及平衡问题 ,本文对比分析了涡旋压缩机两次平衡的方法、四杆机构摆动力和摆动力矩平衡方法、以及广义平衡方法的异同 ,提出了一些新的平衡方案 ,为较准确地平衡涡旋压缩机的惯性力和惯性力矩奠定了基础。     

双头涡旋齿涡旋压缩机运动构件受力模型研究

研究了双头涡旋齿涡旋压缩机的动力学,对运动机构中每个构件进行受力分析,并建立了双头涡旋齿涡旋压缩机构动力特性的解析模型.研究结果对压缩机的阻力矩的计算、构件之间的约束力的研究、惯性力平衡的研究及涡旋压缩机设计都提供了必要的理论依据.     

基于涡旋压缩机比功率的结构参数优化研究

研究了涡旋压缩机的几个主要结构参数的优化方法,以比功率为目标函数,对涡旋圈数Ⅳ、渐开线节距P、涡旋体高度H、背压孔位置角β进行了优化研究,分析比功率随压缩机基本参数变化的规律,最终确定优化后满意的尺寸结构。     

驱动轴承内嵌式双涡旋齿涡旋压缩机气体力的分析

使用涡旋型线始端展角和终端展角几何参数,对驱动轴承内嵌式双涡旋齿涡旋压缩机的吸气容积、排气容积、压缩比建立了计算公式;对作用于双涡旋齿动涡盘的气体力建立了分析模型;并通过计算与传统的双涡旋齿气体力进行了比较。结果表明,驱动轴承内嵌式双涡旋齿涡旋压缩机相对于传统的双涡旋齿涡旋压缩机,切向、轴向和径向气体力均减小,输气量更大,运行更平稳。     

二阶可微型线对涡旋压缩机性能的影响

针对传统变截面涡旋型线在构造形式上采用一阶可微连接方式时存在型线不光顺的问题,提出一种基于二阶可微的涡旋型线连接方法。利用该方法建立了吸气腔、压缩腔和排气腔的容积模型,并对作用在动涡旋上的轴向、切向和径向气体力在实际工况参数下进行了模拟计算。计算结果表明:涡旋型线的连接方式对涡旋压缩机容积性能和动力性能的影响比较显著;相比于一阶可微,采用二阶可微连接方式,行程容积和压缩比分别提高了19.20%,17.13%,轴向力、切向力和径向力均明显减小。可见,采用二阶可微连接方式的变截面型线涡旋压缩机,容积性能较高,动力学优势会更加突出,研究方法和结果可为涡旋压缩机设计提供参考。     

柔性间隙影响下涡旋压缩机主轴系统动力学特性研究

考虑到涡旋压缩机主轴系统的高速回转特性,将自由运动和接触变形两状态非连续接触模型应用于间隙运动副动力学建模。以某卧式涡旋压缩机为依据,在不同运动副间隙下构建基于ADAMS/View的主轴系统刚柔耦合模型。通过柔性接触条件下的动力学仿真计算,深入分析了主轴系统核心部件(如动涡盘、曲轴、十字滑环及轴承)的运行状态及承载情况。结果显示：在理想间隙(间隙为0)下,柔性曲轴质心轨迹为一带有波动的非标准圆,而在非理想状态下,曲柄销与滚针轴承存在多处接触碰撞;当轴承内部存在间隙时,Z方向上的支反力更为连续和集中,且其波动幅度随着间隙增大而减小;间隙为0.01 mm时对于动涡盘加速度影响较大,不利于容积腔形成和气体压缩,而选择0.03 mm或0.05 mm间隙值时,可避免轴承系统发生应力集中和疲劳破坏,同时有助于轴承系统维护和十字滑环防自转。     

基于混合智能算法的涡旋压缩机优化设计

将遗传算法中的进化思想和蚁群算法中群体智能技术有效地耦合,运用于涡旋压缩机的优化设计中,通过计算实例验证,结果表明该算法对于涡旋压缩机的优化设计是一种可行和有效的优化方法。     

多场耦合作用下动涡旋盘的变形和应力研究

利用Pro/E建立了涡旋压缩机动涡旋盘的三维实体模型,基于有限元法分别对动涡旋盘在气体力、温度场和惯性力作用下的应力和变形分布情况进行分析,并对气体力、温度场、惯性力耦合作用下动涡旋盘的变形和应力进行了数值计算。结果表明温度场引起的轴向变形较大,惯性力使涡旋齿尾部的变形增加,多场耦合作用下最大变形发生在涡旋齿头,最大应力发生在涡旋齿头的底部和驱动轴承座孔内。