往复压缩机传动机构动力学分析

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1、往复压缩机传动机构动力学分析程显朋　刘　冬　韩福利　王德帅　马　宁（沈阳鼓风机集团股份有限公司，辽宁沈阳110869）【摘　要】往复压缩机的工作原理是通过活塞在气缸内进行往复运动来对气体进行压缩和输送。在石油、化工、食品、新能源等行业的生产中，往复压缩机被广泛的应用并发挥着重要的作用。往复压缩机传动机构的动力学性能受多方面因素的影响，其中以运动副间隙对传动机构的动力影响最为直接。本文通过建立往复压缩机运动模型和传动机构多体动力学模型，并通过工况仿真，对往复压缩机的传动机构动力学进行研究和分析。.jyqkm至4mm之间。首先用压盖螺纹将传感器支架

2、在填料函外侧固定好，然后使用螺纹将电涡流传感器连接在支架上，在X方向与Y方向上分别装置由电涡流传感器，以保证活塞杆在运行的过程中保持正确的轨迹。电活塞杆距离电涡流传感器探头表面保持2mm的间隙，这样可以使活塞杆无论是向上运动还是向下运动都保持在能够测定的范围之内。在地面上利用支架将键相传感器固定其上，与曲轴呈正对方向，键相触发点为气缸上的止点。假设活塞组件到上方止点的位移为Y，曲轴半径为R，连杆的长度设定为L，曲轴中心点和十字头中心点之间的位移距离为S，曲轴的转角为，根据已经的各组件的位置关系，可得出：Y=L+R-S（1）S=Rcosθ+（L2

3、-R2sin2θ）１/２（2）3　往复压缩机传动机构动力学模型3.1　气缸压力载荷模型本文研究的往复压缩机传动机构，是基于ADAMS软件的模型函数。气缸的循环过程是余隙膨胀→吸气→空气压缩→排气。本文模拟的往复压缩机的设定活塞行程为240mm，进气的压力和排气的压力分别为0.1MPa和0.9MPa。将原点为上点，取X轴的正向，自变量为活塞的位移距离，利用ADAMS软件并按照热力学方程进行气缸模拟，建立了四个不同气缸压力的循环过程并对活塞杆端部发生作用。3.2　机体与连杆柔性体模型为了能够更好的开展连杆对往复压缩机传动机构动力性的作用的研究，本文

4、研究通过ANSYS有限元软件进行机体与连杆柔性体模型的建立。对各个阶段机体和连杆的频率和表现的特征进行模态的计算。在ADAMS中，将柔性体选择采用中性文件的式样导入其中，然后和其它的关联的部件进行连接固定最终形成柔性体模型。为了达到仿真的效果，设置了1%的阻尼并将其所具有的特征模态全部加以启用。4　工况仿真及结果为了能够更好的对往复压缩机传动机构的动力学的影响因素进行研究和分析，本文对建立的传动机构进行仿真试验，以期通过对动力性响应的状态进行性能影响因素的分析。（1）第一种工况：设0.2mm的间隙，曲轴转速调至300r，气缸呈无载荷的状态，然后

5、开始进行仿真试验。在仿真的过程中，因为大部分的时间轴心轨迹不在圆内，因此运动副呈现出连续接触的模式。在没有气缸压力载荷的情况下，因此接触力的显著减小，接触变形也很小。中轴和轴承之间的碰撞导致有大量冲击力存在同时机体加速度冲击量也较大。（2）第二种工况：在第一种工况的基础上增加了气缸压力载荷。转动副呈碰撞、连续接触、自由运动三种模式，接触变形更大，这与增加了气缸压力载荷直接相关。由于传动副手到的压力荷载要远大于部件运行产生的惯性力，所以其接触力幅值的增加量基本等同于压力载荷。另外受阻尼的影响，传动副接触力的冲击逐渐减小直至消失。（3）第三种工况：

6、相比于前两种工况，第三种工况将曲轴转速提高，冲击力比之前的工况更强，也正因为冲击力的增加，加速度方面也有所增加。由此可见，提高曲轴转速，可以使运动副接触力和整个传动机构机体的加速度增加。在此基础上将间隙进一步进行加大的调整，其产生的冲击更大，这是因为间隙的加大促进了穿透速度的提高产生的结果。经过仿真试验可知，往复压缩机传动机构动力性能受到多方面因素的影响，其中以气缸压力载荷、曲轴转速以及运动副间隙的影响最大也最为直接。..