| 题名 | 考虑气体力影响的涡旋压缩机转子系统稳定性研究 |
| 作者 | 崔德成 |
| 答辩日期 | 2019 |
| 导师 | 李超 |
| 关键词 | 涡旋压缩机 转子系统 动静平衡 模态分析 谐响应分析 |
| 学位名称 | 硕士 |
| 英文摘要 | 涡旋压缩机因相比于传统压缩机具有独特的优势而被广泛应用在空调、动力、医疗、卫生、食品等诸多领域。涡旋压缩机的曲轴转子系统作为传动部件,其运转平稳性,直接影响着动静涡旋盘啮合间隙的泄漏、润滑油分配、振动及噪音,进而影响着压缩机的整机性能。气体力作为涡旋压缩机工作过程中不可避免的作用载荷,如果未对其进行平衡,则会加大驱动轴承、主副轴承、机架受力和振动噪声,严重破坏了压缩机的运行稳定性,缩短其使用寿命,然而传统的涡旋压缩机转子系统动静平衡设计中却忽略了气体力的影响。本文综合考虑了气体力和惯性不平衡力的影响,对传统的转子系统进行动平衡优化,对比分析优化前后转子系统的动力特性、振动形态、固有频率大小和对简谐气体载荷的响应变化情况。首先,在已有样机的基础上,对涡旋压缩机转子系统受到的气体力、离心惯性力、摩擦力、倾覆力矩和自转力矩等进行了分析和力学建模,推导出了力平衡和力矩平衡数学表达式。其次,基于转子系统动静平衡理论,综合考虑气体力和惯性力的影响,采用主平衡铁与曲柄销相错一定角度安装的方法平衡气体力,研究了气体力和惯性力的共同作用下,不同转速工况所需主副平衡铁质量和平衡铁安装角大小,并和优化前变转速工况的转子系统进行对比分析。结果表明:考虑气体力的作用下,所需平衡铁质量和安装角随着设计转速的增加而减小,且在设计转速大于4000r/min以后其减小速度变缓,因此可取4000r/min作为变频涡旋压缩机的设计转速,安装角的范围可取为4°~15°;设计转速取6000r/min时,优化后的转子系统使同转速下主副轴承和机架受力明显减小,从而有效提高了转子系统的稳定性。最后,对优化前后的转子系统建立有限元模型,进行静力学分析、模态分析、预应力模态分析和谐响应分析。研究表明:优化前的转子系统变形分布不随转速的增加而变化,只表现出数值的增加,优化后的转子系统最大变形位置随着转速的增加由皮带轮处转变到涡旋齿末端,变化较为明显;刚性支撑条件下,预应力对转子系统的振型和固有频率几乎没有影响,优化后的固有频率比优化前提高了10Hz,弹性支撑条件下,预应力对转子系统的振型和固有频率有显著影响,优化后的固有频率比优化前提高了5Hz;优化前后的转子系统受到气体力的作用,在频率0~3000Hz范围内出现三次变形响应,在1860Hz时,优化前后的转子系统变形响应值都为最大,但优化后比优化前降低71%,优化后的转子系统第一次响应频率由优化前的480Hz提高至500Hz,有效的拓宽了压缩机的工作转速范围,保证了其稳定运行。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 80 |
| URL标识 | 查看原文 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.lut.edu.cn/handle/2XXMBERH/95234]  |
| 专题 | 兰州理工大学 |
| 作者单位 | 兰州理工大学 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 崔德成. 考虑气体力影响的涡旋压缩机转子系统稳定性研究[D]. 2019. |
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