涡旋压缩机转子动力特性测试装置.pdf

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1、４４６化工机械２０１６年*涡旋压缩机转子动力特性测试装置李超**牛洪涛雷杰任燕玲（兰州理工大学石油化工学院）摘要为研究涡旋压缩机转子的动力特性，以曲轴为研究对象，分别建立了涡旋压缩机曲轴力学模型和试验装置，并运用ＡＮＳＹＳ软件得出样机和试验装置转子受力和位移变化量；再根据涡旋压缩机的工作原理，搭建基于电涡流传感器的试验、测试平台，并应用ＬａｂＶＩＥＷ分别对试验装置转子振动位移信号进行采集、分析和存储。该试验装置能及时反馈涡旋压缩机转子的运动特性，实时显示转子的轴心轨迹、相互垂直位移信号的波形及功率谱等；并通过轴心轨迹形

2、状来判别转子的故障类型，对预防机器故障和故障诊断有着重要的理论意义和实际意义。关键词涡旋压缩机转子振动传感器ＬａｂＶＩＥＷ中图分类号ＴＱ０５１．２１文献标识码Ａ文章编号０２５４-６０９４（２０１６）０４-０４４６-０６涡旋压缩机具有结构简单紧凑、容积效率高、１转子力学模型噪声低及运行平稳等优点，被广泛应用在制冷及涡旋压缩机的工作原理是在曲轴销防自转机构［１，２］空调等领域。曲轴转子是涡旋压缩机的重要的约束下，使动涡旋盘做公转平动，从而使动静涡旋部件之一，曲轴转子运行的平稳性直接影响涡旋之间形成的封闭容积呈周期性变化，完

3、成对气体的［７］压缩机的工作性能。为研究曲轴转子传动系统的吸入、压缩和排气过程。ｘ坐标方向曲轴受力简图动力特性问题，文献［３］对涡旋压缩机曲轴建立如图１所示。在实际工况下曲轴转子受到的力主要了机构模型和力学模型，利用ＡＮＳＹＳ软件分析了有主轴承、副轴承的支反力Ｆ、Ｆ，主平衡铁、ｂ，ｕｐｐｂ，ｌｏｗ曲轴转子在不同工况下的应力和应变，并给出了副平衡铁产生的离心惯性力Ｆ、Ｆ，曲柄销与ｃ，ｕｐｐｃ，ｌｏｗ曲轴的最大应力和应变发生部位。文献［４］利用曲轴轴心偏心而产生的离心惯性力Ｆ以及动涡ｃ，ｃｓｈ试验模态方法和有限元方法分别对

4、涡旋压缩机曲旋盘对曲柄销的反作用力Ｆ。ｂ，ｃｒ轴转子固有特性进行了分析，给出了各自前５阶固有频率的分析结果，并对两种方法进行了比较。文献［５］利用有限元方法和多体动力学理论，对涡旋压缩机转子进行了有限元模态分析，获得了涡旋压缩机转子的固有频率和振型。文献［６］从有限元仿真角度分析，建立了涡旋压缩机曲轴转子轴系数学模型，分别对曲轴动力载荷、施加轴系边界条件和约束条件进行了讨论与动力分析。笔者以具有曲柄销防自转机构的涡旋压缩机为研究对象，通过理论建模和分析，设计了一种由电涡流传感器和虚拟仪器构成的转子动力特性测试系统。图１

5、曲轴ｘ方向受力分析*国家自然科学基金项目（５１２６５０２６）。**李超，男，１９５８年３月生，教授。甘肃省兰州市，７３００５０。第４３卷第４期化工机械４４７在ｘ方向列力平衡式得：ｘ方向分别对主轴承和副轴承取矩得：Ｆ＋Ｆ－Ｆ－Ｆ－Ｆ－Ｆ＝０ｂｘ，ｕｐｐｃｘ，ｕｃｗｂｘ，ｃｒｃｘ，ｃｓｈｂｘ，ｌｏｗｃｘ，ｌｏｗＦ·Ｌ＋Ｆ·Ｌ－Ｆ·Ｌ－Ｆ·Ｌ－Ｆ·Ｌ＝０ｂｘ，ｃｒｂｘ，ｃｒｃｘ，ｃｓｈｃｘ，ｃｓｈｃｘ，ｕｃｗｃｘ，ｕｃｗｂｘ，ｌｏｗｂｘ，ｌｏｗｃｘ，ｌｏｗｃｘ，ｌｏｗＦ·（Ｌ＋Ｌ）＋Ｆ·（Ｌ＋Ｌ）－Ｆ·（Ｌ＋Ｌ）－Ｆ·Ｌ－Ｆ

6、·（Ｌ－Ｌ）＝０ｂｘ，ｃｒｂｘ，ｃｒｂｘ，ｌｏｗｃｘ，ｃｓｈｃｘ，ｃｓｈｂｘ，ｌｏｗｃｘ，ｕｃｗｃｘ，ｕｃｗｂｘ，ｌｏｗｂｘ，ｕｐｐｂｘ，ｌｏｗｃｘ，ｌｏｗｃｘ，ｌｏｗｂｘ，ｌｏｗ同理对ｙ方向分别列力平衡式，主轴承、副轴承取矩得：Ｆ＋Ｆ－Ｆ－Ｆ－Ｆ－Ｆ＝０ｂｙ，ｕｐｐｃｙ，ｕｃｗｂｙ，ｃｒｃｙ，ｃｓｈｂｙ，ｌｏｗｃｙ，ｌｏｗＦ·Ｌ＋Ｆ·Ｌ－Ｆ·Ｌ－Ｆ·Ｌ－Ｆ·Ｌ＝０ｂｙ，ｃｒｂｙ，ｃｒｃｙ，ｃｓｈｃｙ，ｃｓｈｃｙ，ｕｃｗｃｙ，ｕｃｗｂｙ，ｌｏｗｂｙ，ｌｏｗｃｙ，ｌｏｗｃｙ，ｌｏｗＦ·（Ｌ＋Ｌ）＋Ｆ·（Ｌ＋Ｌ）－Ｆ·（Ｌ

7、＋Ｌ）－Ｆ·Ｌ－Ｆ·（Ｌ－Ｌ）＝０ｂｙ，ｃｒｂｙ，ｃｒｂｙ，ｌｏｗｃｙ，ｃｓｈｃｙ，ｃｓｈｂｙ，ｌｏｗｃｙ，ｕｃｗｃｙ，ｕｃｗｂｙ，ｌｏｗｂｙ，ｕｐｐｂｙ，ｌｏｗｃｙ，ｌｏｗｃｙ，ｌｏｗｂｙ，ｌｏｗ已知：２２Ｆ＝Ｆ＋Ｆｂ，ｌｏｗ槡ｂｘ，ｌｏｗｂｙ，ｌｏｗ２２Ｆ＝Ｆ＋Ｆｂ，ｕｐｐ槡ｂｘ，ｕｐｐｂｙ，ｕｐｐ２２Ｆ＝Ｆ＋Ｆｃ，ｌｏｗ槡ｃｘ，ｌｏｗｃｙ，ｌｏｗ２２Ｆ＝Ｆ＋Ｆｃ，ｕｃｗ槡ｃｘ，ｕｃｗｃｙ，ｕｃｗｂ．位移变形量２２图２最大应力值和位移变形量随转速的变化关系Ｆ＝Ｆ＋Ｆｂ，ｃｒ槡ｂｘ，ｃｒｂｙ，ｃｒ２２Ｆｂ，ｌｏｗ＝槡

8、Ｆｂｘ，ｃｓｈ＋Ｆｂｙ，ｃｓｈ由图２可以看出，整个曲轴转子承受的最大应力和由载荷引起的轴变形量均随转速的增大而２转子的有限元分析不断增加。为了探究转子动力特性随转速的变化根据曲柄销防自转机构的涡旋压缩机，试验规律和曲柄销防自转机构与曲轴的协同性，通过装置中设计的动涡旋盘、曲柄销和主轴承质量之实时监测曲轴转子的运动状态，研究曲轴转子