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基于负载平衡配置双吸螺杆压缩机的主机关键技术研究

作　者: 杨志
导　师: 熊国良
学　校: 华东交通大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 双螺杆压缩机负载平衡型线构造中隔版程序设计参数优化
分类号: TH45
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

对传统双螺杆压缩机的理论和工程研究发现，在其具有一端吸气，一端排气为结构特征的主机工作过程中，阴、阳转子始终不同程度地受到单一方向轴向力的作用。依据力的传递作用原理和转子受力理论分析可知，该力持续对主机吸气端及部件形成永久性破坏，不利于机器的长周期运行。国内外解决此问题的研究仅局限在以原有主机结构特征为基础的结构优化、受力改善及材料改进等方面展开，其实际效果并不理想。以力学平衡原理为基础，课题组提出负载平衡配置的双螺杆压缩机设计方法，达到彻底消除轴向力破坏作用的弊端。文章以基于平衡配置的双吸式螺杆压缩机主机为对象，开展了包括转子型线构造方法、吸排气系统结构和程序化设计等关键技术的研究工作。文中针对负载平衡主机的结构特征，通过转子轴向受力分析与计算，从理论确立了该技术研究的可行性；在此基础上，对多种型线曲线段组成进行了特性研究，提出采用满足无干涉、泄漏量少和容积利用率高等原则并适应主机性能要求的XSRM型线作为主机型线；根据相对运动和转子啮合共轭原理，详细介绍了转子几何特性、型线及其共轭曲线、啮合接触线和型线空间螺旋齿面的形成过程，给出了XSRM转子型线形成参数及数据及刀具刃形求解方法；针对负载平衡配置的双螺杆压缩机结构特征，提出了吸排气系统的新型构造思路；为实现压缩机的双吸工作过程，对中隔板结构形式开展了方案比较研究，确定将吸气法兰置于中隔板上部能更好地实现压缩机高效工作的原理结构；基于压缩机设计过程中遇到的各种复杂非线性、非显性及超越方程，利用计算机高效计算的优势，采用MATLAB软件实现数学过程求解，并编制出计算程序，建立了一种模型快速、准确求解的有效方法与工具，解决了现场急需快速求解型线参数困难；利用计算程序计算结果进行了主机结构的三维建模和仿真；针对型线构造过程受参数取值的影响，提出以极角为优化对象，展开了优化模型和约束函数的确定及实现步骤研究。文中涉及的实例及相关数据付诸于服务企业的实际应用，说明了该立题有工程应用价值和实际意义。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
主要符号说明  8-10
第一章绪论  10-23
  1.1 研究背景及意义  10-11
  1.2 传统双螺杆压缩机  11-14
  1.3 研究现状  14-16
  1.4 可行性分析  16-19
  1.5 研究的主要内容和方法  19-23
    1.5.1 双吸平衡式螺杆压缩机的主机构造模型  19-21
    1.5.2 研究的主要内容  21-23
第二章转子型线构造方法  23-35
  2.1 常用型线及各曲线段分析  23-28
    2.1.1 典型型线及其啮合线  23-27
    2.1.2 型线组成特点分析  27-28
  2.2 型线及刀具几何理论  28-35
    2.2.1 型线模型的理论基础  28-30
    2.3.2 刀具方程的理论基础  30-35
第三章转子型线几何特性研究  35-46
  3.1 转子参数规划  35-41
    3.1.1 参数计算理论研究  35-39
    3.1.2 2LGF125/21 型双吸平衡式螺杆压缩机参数  39-41
  3.2 双吸平衡式双螺杆压缩机的型线组成  41-43
    3.2.1 型线组成原则  41-42
    3.2.2 XSRM 型线组成选择及特点  42-43
  3.3 XSRM 型线及加工刀具数学模型  43-46
第四章机体结构研究  46-62
  4.1 吸排气系统的构造要求  46
  4.2 吸排气口结构研究  46-53
    4.2.1 接触线求解  46-49
    4.2.2 吸气孔口  49-51
    4.2.3 排气孔口  51-53
  4.3 中隔板构造研究  53-57
    4.3.1 中隔板工作原理及介绍  53-54
    4.3.2 中隔板构造方案  54-57
  4.4 机体构造分析  57-58
  4.5 2LGF125/21 型压缩机的吸排气系统  58-62
    4.5.1 转子啮合线  58-59
    4.5.2 吸排气口的位置及形状  59-62
第五章主机基本参数计算程序编制与三维结构建模  62-73
  5.1 MATLAB 程序编制基础  62-64
    5.1.1 转子及刀具的数学求解过程  62-63
    5.1.2 MATLAB 运算函数  63-64
    5.1.3 迭代初值的选取  64
  5.2 MATLAB 程序编制  64-67
    5.2.1 计算程序流程框图  64-65
    5.2.2 MATLAB 程序编制  65-67
  5.3 螺杆压缩机主机基本参数计算程序及结果  67-71
  5.4 主机三维建模及运动仿真  71-73
第六章主机优化模型研究  73-76
  6.1 主机性能优化设计  73-75
    6.1.1 目标函数的确定  73
    6.1.2 约束条件的建立  73-74
    6.1.3 优化设计模型  74-75
  6.2 优化模型解法  75-76
第七章结论  76-78
  7.1 结论  76-77
  7.2 需要进一步开展的工作  77-78
参考文献  78-81
个人简历在读期间发表的学术论文  81-82
致谢  82

基于负载平衡配置双吸螺杆压缩机的主机关键技术研究

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