车载螺杆压缩机振动分析和整机结构优化的研究

摘要

散装水泥车车载螺杆压缩机属于高速旋转机械，阴、阳转子的高转速导致其运行于高柔度状态下，构成复杂的柔性旋转系统。此系统在内、外激励的作用下很容易发生共振现象，严重毁坏机器。本文基于模态分析理论，借助Ansys有限元分析软件，进行模态分析，并提出了结构优化的建议，以防止其共振的产生。
　　本文主要内容如下:
　　1、分析车载螺杆压缩机的共振机理，在阴、阳转子三维模型的基础上，进行了阴、阳转子总成静力分析。应用Ansys软件进行工作载荷等约束条件下的静力分析，计算出阴、阳转子的应变分布情况和各轴承的刚度及当量载荷。
　　2、建立阴、阳转子总成的自由模态分析模型和最大受力情形下的模态分析模型，分别进行共振频率分析。
　　3、使用LMS模块化数据采集装置——LMS Test.Lab，对阴、阳转子总成进行自由模态分析试验，试验数据和计算机仿真结果相符。
　　4、对传动系统和机壳进行整体建模及自由模态分析，并提出整机结构优化方案。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 螺杆式压缩机的发展历史和现状

1．3 课题来源及研究意义

1．4 本文的主要工作

2 螺杆压缩机共振机理和模态分析理论基础

2．1 螺杆压缩机共振机理

2．2 螺杆压缩机模态分析的理论基础

2．2．1 无阻尼系统

2．2．2 一般粘性阻尼系统

2．2．3 一般结构阻尼系统

2．3 本章小结

3 含有非线性刚度轴承的转子总成静力分析

3．1 求转子齿间容腔的空气压力

3．2 阳转子总成的受力分析

3．2．1 轴承刚度的初步计算

3．2．2 齿轮受力计算

3．3 有限元模型的建立

3．3．1 有限元静力分析的理论基础

3．3．2 三维模型的前处理

3．3．3 建立有限元模型

3．3．4 有限元静力分析计算

3．4 本章小结

4 转子总成的模态分析

4．1 转子总成的自由模态分析

4．1．1 阳转子总成的自由模态分析

4．1．2 阴转子总成的自由模态分析

4．2 转子总成在受力最大情形下的模态分析

4．2．1 阳转子总成在受力最大情形下的模态分析

4．2．2 阴转子总成在受力最大情形下的模态分析

4．3 本章小结

5 转子总成的模态试验

5．1 试验设备介绍

5．2 试验步骤

5．3 对比验证

5．4 本章小结

6 传动系统和壳体的自由模态分析

6．1 传动系统的自由模态分析

6．1．1 传动系统的模态分析模型建立

6．1．2 传动系统自由模态分析

6．2 壳体自由模态分析

6．2．1 壳体自由模态分析模型的建立

6．2．2 壳体自由模态分析

6．3 本章小结

7 整机结构优化方案

7．1 可选优化方法

7．2 优化方案一的提出及验证

7．3 优化方案二的提出及验证

7．4 本章小结

总结与展望

1 总结

2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间主要的研究成果

致谢