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活塞式压缩机主传动系统动力学分析与试验研究

作　者: 陈磊
导　师: 何芝仙
学　校: 安徽工程大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 机械特性 电动机—曲轴—滚动轴承耦合系统 动力学仿真 试验研究 弹性变形
分类号: TH457
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


活塞式压缩机是用以提高气体压力的一种通用机械,在国民经济各个领域得到了十分广泛的应用。随着活塞式压缩机技术的不断发展,如何提高其动力学性能一直是国内外学者研究的热点。本文以某型号活塞式压缩机为研究对象,分别从在ADAMS软件中进行动力学仿真计算和试验测量两方面对该型号活塞式压缩机的动力学特性进行了研究,所得到的结论对该型号活塞式压缩机的结构设计和动力学优化均具有指导意义。1、建立了电动机—曲轴—滚动轴承系统耦合ADAMS仿真模型,此模型由电动机、曲轴、滚动轴承、连杆、活塞以及活塞销等组成,可以用于求解一个由电动机和活塞式压缩机主传动系统构成的大系统的动力学问题。此外,该模型还考虑了电动机的机械特性,可以得到活塞式压缩机从启动直至达到额定转速这一整个过程的动力学规律。与之前用于求解活塞式压缩机动力学问题所建立的曲柄连杆机构模型相比,系统组成得到了扩大,求解更完善,所建立的仿真计算模型也更接近活塞式压缩机的实际工况。2、为了能够验证动力学仿真计算结果的准确性,构建了一个多功能试验装置。此多功能试验装置由电涡流传感器、压力传感器、直流稳压电源、数据采集仪、滤波放大器以及计算机等组成,可用来测量活塞式压缩机的示功图、轴心轨迹、转速等。此多功能试验装置具有操作简单方便、测量结果准确可靠、功能强大、结构具有开放性等许多优点。最后通过试验对活塞式压缩机轴心轨迹的仿真计算结果进行了验证。在ADAMS软件中进行仿真计算得到的主轴承2轴心轨迹最大稳态振幅为0.03525mm,而实际测量得到的主轴承2附近测点轴心轨迹最大稳态振幅为0.02556m,两者相差27.5%。此结果表明了电动机—曲轴—滚动轴承系统耦合动力学模型具有一定的合理性。

全文目录


摘要  5-7
ABSTRACT  7-16
第一章 绪论  16-28
  1.1 引言  16-17
  1.2 活塞式压缩机动力学研究现状  17-22
    1.2.1 动力学模型研究现状与分析  17-19
    1.2.2 计算方法研究现状与分析  19-22
  1.3 活塞式压缩机试验研究现状  22-25
    1.3.1 曲轴转速测量方法研究现状  22-23
    1.3.2 示功图测量方法研究现状  23-24
    1.3.3 轴心轨迹测量方法研究现状  24-25
  1.4 本课题的来源、研究内容及研究意义  25-28
    1.4.1 本课题的来源  25
    1.4.2 本文的研究意义  25
    1.4.3 本文的主要内容  25-28
第二章 活塞式压缩机主传动系统动力学分析  28-42
  2.1 引言  28
  2.2 弹性曲轴—滚动轴承系统动力学建模  28-35
    2.2.1 弹性曲轴  29
    2.2.2 轴承反力计算  29-32
    2.2.3 活塞力  32
    2.2.4 带轮压轴力  32-33
    2.2.5 计算结果与分析  33-35
  2.3 电动机—曲轴—滚动轴承耦合系统动力学建模  35-40
    2.3.1 电动机的机械特性  37-38
    2.3.2 计算结果与分析  38-40
  2.4 两种动力学模型仿真计算结果比较分析  40
  2.5 本章小结  40-42
第三章 活塞式压缩机试验装置的设计  42-56
  3.1 引言  42
  3.2 多功能试验装置结构与工作原理  42-45
  3.3 多功能试验装置主要设备简述  45-55
    3.3.1 DASP软件  46-48
    3.3.2 电涡流位移传感器的选取与安装  48-51
    3.3.3 压电式压力传感器的选取与安装  51-55
  3.4 本章小结  55-56
第四章 活塞式压缩机试验装置的应用  56-64
  4.1 引言  56
  4.2 试验方案  56-58
  4.3 试验步骤  58-60
  4.4 试验结果  60-63
    4.4.1 转速试验结果分析  60-61
    4.4.2 示功图试验结果分析  61-62
    4.4.3 轴心轨迹试验结果分析  62-63
  4.5 本章小结  63-64
第五章 机电耦合系统动力学计算结果的试验验证分析  64-67
  5.1 引言  64
  5.2 计入试验数据的电动机—曲轴—滚动轴承耦合系统动力学建模  64-65
  5.3 试验数据  65
  5.4 计算结果与分析  65-66
  5.5 本章小结  66-67
第六章 全文总结  67-69
  6.1 本文所做的主要工作  67
  6.2 对今后研究的展望  67-69
参考文献  69-72
攻读硕士学位期间发表的论文  72-73
致谢  73

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中图分类: > 工业技术 > 机械、仪表工业 > 气体压缩与输送机械 > 压缩机、压气机 > 活塞式
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