往复式压缩机振动的有限元数值分析与实验研究

摘 要：对某型往复式冰箱压缩机的振动进行了有限元数值模拟,研究了曲轴-连杆-活塞运动系统产生的机械激励引起的压缩机振动响应。研究表明,曲轴-连杆-活塞运动系统是压缩机低频振动的主要激励来源,气体力主要引起压缩机泵体的水平扭转振动。通过仿真结果和试验的对比,验证了数值模拟方法应用于压缩机振动响应分析的可行性。通过数值模拟,可得到机械激励引起的壳体表面振速分布,为压缩机的机械噪声预测提供参考。     

跨临界二氧化碳压缩机热力性能仿真与分析

针对跨临界二氧化碳半封闭式往复式活塞压缩机建立了一个通用数学模型,既包括热力学模块,也包括机械模块。热力学模块主要描述气缸内部的气体压缩过程。机械模块包括运动学模型和曲轴连杆机构模型,考虑了轴承上的功耗损失。采用一台压缩机样机对模型进行了不同运行工况下的实验验证,结果显示压缩机流量和耗功的最大误差分别不超过5%和8%。通过仿真分析了变结构和变工况条件下的压缩机性能,结果表明:在不同的运行工况下,存在最佳缸径行程比;容积效率和等熵效率都随着转速的增加而下降;吸排气阀门内径存在最佳值;对于容积效率的影响,吸气阀间隙比排气阀间隙更大,活塞与汽缸间隙比活塞环与汽缸间隙更大。     

二氧化碳跨临界压缩机研究进展

滑片式压缩机是容积式压缩机的一种。气体在滑片式压缩机压缩过程中的泄漏途径有周边密封间隙、转子表面间隙、滑片端部间隙和再膨胀等。因为在滑片式CO2压缩机中泄漏损失是影响容积效率的重要因素，而压降损失对容积效率的影响很小，所以容积效率会随转速的提高而增大。对于滑片式CO2压缩机来说，即使转速很高，其吸气压降值也很小，因而与R134a压缩机相比，它更适于在高转速的条件下工作。由于泄漏损失随转速的升高而下降，而压力损失随转速的升高而增加，所以指示效率会随转速的增加略显凸形。     

激励力施加方式对结构振动特性影响研究

为了更合理地预测空压机结构振动特性,对CZ60/30型往复式压缩机进行有限元数值模拟,研究激励力施加方式对机体振动特性的影响。首先建立空压机机体有限元模型,并计算空压机机体受到的主要激励力。在进行活塞侧推力和气体力对气缸内壁的激励加载时,按照等活塞行程和等运行时间两种方式将一个运动周期分成10部分,分析不同激励力施加方式对计算结果的影响。结果显示等活塞行程分段方式仿真结果更能反映空压机低频振动特性,计算结果与实验数据较为吻合,证明了计算方法的可行性。     

汽车空调压缩机关键机构的运动学分析与仿真

汽车空调SD7V16型压缩机排量的可变化性由其活塞行程的改变实现。根据SD7V16型压缩机关键机构的传动原理建立数学模型,对关键机构进行运动学分析,得到活塞的位移、速度和加速度计算公式,进而求出压缩机排量的几何算法。最后,通过ADAMS仿真得到活塞的位移、速度和加速度以及在600r/min,3 000 r/min和6 000 r/min主轴转速下的变化曲线。研究结果可为深入研究同类压缩机关键机构尺寸公差及尺寸公差的敏感性对压缩机排量的影响奠定基础。     

变排量压缩机汽车空调制冷系统特性分析

为了解决变排量压缩机汽车空调系统振荡和蒸发器结霜问题,对该系统稳态特性进行分析。建立了变排量压缩机汽车空调制冷系统稳态模型,模拟结果与试验数据吻合较好。系统存在变排量压缩机定转速定行程、变转速定行程、定转速变行程和变转速变行程四种运行方式,本文对四种方式下汽车空调制冷系统的稳态特性进行了分析。研究首次发现,在变活塞行程情况下,与定行程方式下性能参数——对应关系不同,蒸发压力、制冷量等系统参数表现为多值对应关系,系统存在“性能带”,可使蒸发压力保持在一个较小的范围内变化。变排量压缩机汽车空调制冷系统性能带的发现和提出,丰富和发展了制冷系统特性分析理论。     

测量线性压缩机活塞位移和PV功的新方法

提出利用激光三角法测量压缩机的活塞位移,结合压力传感器测得的气体压力,计算得到压缩机的活塞PV功;忽略活塞间隙的漏气损失,可计算得压缩机的输送PV功。设计了适用于激光测量活塞位移的带可视化窗口的压缩机外壳。针对一台特定压缩机,理论计算活塞与气缸之间的漏气量并通过实验验证了漏气量为小量。不同工况下对压缩机活塞位移进行测量,计算得到相应的活塞PV功和输送PV功,并与热线测量的输送PV功进行相互验证。利用激光测活塞位移的方法,观察脉冲管制冷机降温过程中压缩机活塞位移、压力、PV功及相位角的变化,给出相关分析。     

RV减速器振动特性分析

为了研究RV减速器的振动特性,建立了RV-20E型RV减速器的刚柔耦合动力学虚拟样机模型,利用灰色关联度分析了样机的准确性。之后通过模态分析,分析了RV减速器的整机模态频率、振型等。进一步使用有限元方法对RV减速器进行了瞬态动力学分析,得到了不同工况下的仿真信号,并与试验测得的不同转速、负载下RV减速器的加速度振动信号进行对比,仿真分析结果与试验结果吻合度较高。分析结果表明负载对RV减速器振动的影响较小,而转速对于RV减速器的振动有明显影响。     

滑履与导板间隙和供油流量对6000HP压裂泵润滑冷却状态影响研究

目前,仅依靠人工经验调节压裂泵滑履与导板间隙和确定润滑油供油流量,缺乏科学依据和理论指导,导致滑履和导板磨损、烧瓦时有发生,严重缩短了压裂泵使用寿命,影响压裂作业生产安全。为此,针对6000HP压裂泵,研究了润滑油作用下压裂泵滑履与导板间的摩擦生热、散热机理,推导了滑履与导板间隙和供油流量对压裂泵润滑冷却状态的影响规律,并在压裂泵试验平台上进行了验证试验。结果表明：随着滑履与导板间隙减小,润滑油温度变化愈加明显,当滑履与导板间隙小于0.2 mm时,润滑油温度会达到360 K,超过所选润滑油的许用工作温度;供油流量的增大会使润滑油温度降低,但当供油流量超过2 L/min时,供油流量对润滑油温度的影响并不显著。研究结果可为合理制定压裂泵滑履与导板间隙、润滑油供油流量提供理论依据和设计参考。     

时变载荷激励的空调滑片式压缩机用球轴承振动特性分析

基于滚动轴承动力学理论，建立了时变载荷激励的空调滑片式压缩机用球轴承非线性动力学方程组，采用Gear Stiff(GSTIFF)变步长积分算法对其进行求解，就球轴承的结构参数和工况参数对球轴承振动特性的影响进行了分析。结果表明：时变载荷激励下球轴承的振动响应频率以时变载荷频率为主，表现出强迫振动，且振动速度幅值远高于恒定载荷下轴承振动速度幅值；结构参数中，原始径向游隙对球轴承振动特性影响显著，采取零游隙或负游隙能够有效地抑制时变载荷对轴承的冲击；保持架兜孔间隙对轴承振动影响较小，存在最优的保持架兜孔间隙使得保持架振动最小；考虑时变载荷的影响，对空调滑片式压缩机用球轴承施加0.3%～0.6%额定动载荷的轴向预紧力可实现降低轴承振动目的。