内燃式水平对动空气压缩机的多工况动态特性分析.pdf

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1、2015年第43卷第10期流体机械57文章编号：1005—0329(2015)10—0057—04内燃式水平对动空气压缩机的多工况动态特性分析张圣彤，张继忠，赵梅，费振佳，岳贤涛(青岛大学，山东青岛266071)摘要：针对传统的内燃机驱动的活塞式空气压缩机工作过程中振动大，噪声大的问题，提出了内燃式水平对动空气压缩机原理方案，基于虚拟样机技术建立了内燃式空气压缩机曲轴轴系的动力学仿真模型。采用ADAMS软件对其进行了多种工况下的运动学和动力学分析，给出了作用在曲轴上的动态载荷及变化规律。运用有限元分析软件ANSYS对曲轴进行了模态分析，得到了曲轴前六阶模态的振型和

2、响应的频率。建立了曲轴系刚柔混合体动力学模型，完成了内燃式水平对动空气压缩机曲柄连杆机构多柔体动力学仿真。关键词：内燃机；压缩机；动态特性分析；仿真中图分类号：TH33文献标志码：Adoi：10．3969／j．issn．1005～0329．2015．10．12DynamicCharacteristicAnalysisofTheInternalCombustionAirCompressorZHANGSheng—tong，ZHANGJi—zhong，ZHAOMei，FEIZhen-jia，YUEXiantao(QingdaoUniversity，Qingdao2660

3、71，China)Abstract：Duetotheexcessivevibrationandnoiseduringtheworkingprocessofpistonaircompressordrivenbytheinternal—combustionengine，theprincipleschemeofhorizontallyopposite—motioninternalcombustionaircompressorwasproposed．Basedonthevirtualprototypetechnique，thedynamicssimulationmodel

4、ofcrankshaftsystemwasestablished．UsingthesoftwareAD—AMS，thekinematicsanddynamicsanalysisinmanyworkingconditionswerecompleted，thedynamicloadapplicatedonthecrankshaftanditschangelawwereobtained．UsingfiniteelementanalysissoftwareANSYS，themodalanalysisofcrankshaftwereaccomplished，themodes

5、ofvibrationandresponsefrequencyinthefirstsixorderswereobtained．Thedynamicsmodelofrigid-flexiblecouplingbodywasestablished．Themulti—flexiblebodydynamicssimulationofhorizontallyopposite—motioninternalcon—bustionaircompressorwascompleted．Keywords：internalcombustionengine；compressor；dynam

6、iccharacteristicanalysis；simulation1前言2工作原理及特点内燃式空气压缩机是一种简单、高效、方便地将热能转换为气体压力能的新型压气装置。内燃式水平对动空气压缩机的工作原理如图驱动动力活塞和压气活塞的2组曲柄连杆机构1所示。工作过程中燃料混合气燃烧，推动动力采用水平对称布置，而且机构各构件的尺寸和活塞并作功，与动力活塞成水平对称布置的压气质量完全对称，故2组曲柄连杆机构运动过程活塞完成吸气，压气活塞通过曲柄连杆机构的回中，其总质心将保持不动，工作中产生的惯性力程输出气体压力能，同时曲柄连杆机构驱动内燃得到完全平衡，有效地解决了传统的

7、内燃机驱机附属系统工作。在上述工作过程中，第一工作动的活塞式空气压缩机工作过程中振动大，噪室实现燃料热能向活塞组件机械能的转化工作，声大的问题¨’。能量转化机理基本与传统四冲程内燃机相同；第收稿日期：2015—01—14修稿日期：2015—05—2758FLUIDMACHINERYVo1．43，No．10，2015二工作室实现活塞组件机械能向气体压力能的能对计算结果进行对比分析可以发现其变化轨量转换工作。迹大致相同，动力活塞速度在76。时达到正向最大值，而在284。时达到负向最大值，计算结果表明：(1)当曲轴的平均速度为1500r／min时，=4．85m／s，in

8、=一4．8