渦旋壓縮機具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、節(jié)能高效等優(yōu)點,目前在制冷與空調(diào)、各種氣體壓縮、燃料電池等領域得到了廣泛的應用。渦旋壓縮機主要由動靜渦旋盤、曲軸、機架、主副軸承、平衡鐵和防自轉(zhuǎn)機構(gòu)等零件構(gòu)成,各零部件之間相互配合,核心構(gòu)件出現(xiàn)故障或存在設計缺陷都會直接或間接影響到整機運行的平穩(wěn)性與可靠性,導致渦旋壓縮機性能的下降。因此,在工作過程中核心零部件的可靠性是保障整機工作效率的重點,對構(gòu)件進行適當?shù)膬?yōu)化是確保渦旋壓縮機性能和安全性的前提。本文結(jié)合渦旋壓縮機實際工作狀況,總結(jié)常見傳動系統(tǒng)故障因素,建立了渦旋壓縮機傳動系統(tǒng)故障樹,并進行定性分析,識別系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)。在此基礎上確立了曲軸強度問題與臨界轉(zhuǎn)速下的振動問題是保證傳動系統(tǒng)運行穩(wěn)定性的重點。以某高校某型號渦旋壓縮機傳動系統(tǒng)為研究對象,首先針對傳動系統(tǒng)曲軸強度問題,結(jié)合傳動系統(tǒng)的基本理論,利用有限元軟件對傳動系統(tǒng)曲軸進行靜力學分析,校核其強度,同時進行多次有限元仿真討論了結(jié)構(gòu)參數(shù)、材料、載荷對曲軸強度的影響,為曲軸疲勞分析提供有限元結(jié)果數(shù)據(jù)。在長期工作過程曲軸強度問題容易引發(fā)高周疲勞破壞,會對壓縮機運行的穩(wěn)定性產(chǎn)生嚴重影響,所以在曲軸強度滿足設...

【文章頁數(shù)】：87 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 渦旋壓縮機的發(fā)展歷程
    1.2 渦旋壓縮機的發(fā)展趨勢
    1.3 渦旋壓縮機的研究熱點
        1.3.1 渦旋型線研究
        1.3.2 動力學特性研究
        1.3.3 摩擦磨損與潤滑研究
        1.3.4 工作過程特性研究
        1.3.5 機構(gòu)模型的研究
        1.3.6 故障研究
    1.4 課題研究的來源及意義
        1.4.1 課題的來源
        1.4.2 課題的背景及意義
    1.5 課題的研究內(nèi)容及創(chuàng)新點
        1.5.1 課題的內(nèi)容
        1.5.2 課題的創(chuàng)新點
第2章 渦旋壓縮機幾何理論及受力分析
    2.1 渦旋壓縮機的結(jié)構(gòu)及工作原理
    2.2 渦旋壓縮機的幾何理論
        2.2.1 圓的漸開線方程
        2.2.2 工作腔行程容積與容積比
    2.3 渦旋壓縮機的受力分析
        2.3.1 動渦盤的氣體力分析
        2.3.2 動渦盤慣性載荷
        2.3.3 動渦盤傾覆力矩分析
        2.3.4 動渦盤受力分析
        2.3.5 偏心主軸受力分析
    2.4 本章小結(jié)
第3章 渦旋壓縮機傳動系統(tǒng)故障分析
    3.1 故障樹的基本理論
        3.1.1 故障樹的數(shù)學描述
        3.1.2 故障樹的構(gòu)建步驟
    3.2 傳動系統(tǒng)主要的故障形式
        3.2.1 曲軸故障
        3.2.2 軸承故障
        3.2.3 電機故障
        3.2.4 動渦盤故障
    3.3 傳動系統(tǒng)故障樹分析
        3.3.1 構(gòu)建故障樹
        3.3.2 求最小割集
        3.3.3 故障樹結(jié)構(gòu)重要度
    3.4 本章小結(jié)
第4章 曲軸有限元靜力學分析
    4.1 有限元方法概述
    4.2 氣體力的計算
    4.3 建立曲軸有限元模型
        4.3.1 幾何模型與材料定義
        4.3.2 簡化主副軸承
        4.3.4 網(wǎng)格劃分
        4.3.5 施加載荷和約束
        4.3.6 有限元結(jié)果分析
    4.4 曲軸強度影響因素分析
        4.4.1 結(jié)構(gòu)參數(shù)
        4.4.2 材料參數(shù)
        4.4.3 轉(zhuǎn)速
    4.5 本章小結(jié)
第5章 渦旋壓縮機曲軸疲勞分析
    5.1 疲勞分析理論
    5.2 疲勞壽命預測方法
    5.3 疲勞分析軟件NCODE
    5.4 曲軸疲勞分析
        5.4.1 材料屬性
        5.4.2 載荷譜的添加
        5.4.3 疲勞結(jié)果分析
    5.5 本章小結(jié)
第6章 傳動系統(tǒng)模態(tài)分析及優(yōu)化
    6.1 優(yōu)化設計概述
        6.1.1 Ansys Workbench參數(shù)優(yōu)化模塊
        6.1.2 響應面法概述
        6.1.3 優(yōu)化分析步驟
    6.2 傳動系統(tǒng)模態(tài)分析
        6.2.1 模型的導入
        6.2.2 材料屬性的定義及網(wǎng)格的劃分
        6.2.3 約束和載荷
        6.2.4 傳動系統(tǒng)預應力下模態(tài)分析
    6.3 優(yōu)化設計及評價
        6.3.1 確定設計變量
        6.3.2 試驗設計方法
        6.3.3 靈敏度分析
        6.3.4 響應面分析
    6.4 渦旋壓縮機傳動系統(tǒng)多目標優(yōu)化
        6.4.1 多目標優(yōu)化數(shù)學模型
        6.4.2 優(yōu)化結(jié)果討論
    6.5 本章小結(jié)
總結(jié)與展望
參考文獻
致謝
附錄A 攻讀學位期間所發(fā)表的學術(shù)論文目錄



本文編號：3778432