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摆杆约束型往复活塞式无油空气压缩机的理论和仿真研究

杜时光  
【摘要】:传统摇摆活塞式空气压缩机结构简单、便于使用和维护,其应用范围极为广泛。但是,现有的机型普遍存在体积大、整机噪声高和密封环寿命短的弊端。为了解决这一问题,论文提出了一种结构新颖的摆杆约束型活塞式压缩机,在传统摇摆活塞机型的基础上增加摆杆机构,使活塞按几乎直线运动的方式在气缸中做往复运动,借此降低活塞和密封环对气缸的换向敲击程度,减小气缸侧压力,达到减弱压缩机噪声以及延长密封环使用寿命的目的。 论文所做的主要工作概括如下: (1)提出了摆杆约束型活塞式压缩机的设计思路,建立新型压缩机的数学模型,设定几何参数,并对其进行热力学、运动学和动力学分析,得到理论分析结果,为摆杆约束活塞式压缩机的设计研发提供理论依据。 (2)利用PRO/E软件建立摆杆约束型活塞式压缩机的三维模型,并将模型导入到ADAMS中,创建压缩机的刚体动力学和柔体动力学模型,对其进行运动学和动力学仿真分析,从连杆摆角和气缸侧压力两方面,与传统机型作比较,验证了新型压缩机的优越性。 (3)借助ANSYS Workbench软件对摆杆约束型活塞式压缩机的有限元模型进行静力学仿真分析,得到摆杆、驱动杆和连杆活塞组的应力、应变分布云图,为进一步设计制作物理样机打下基础。 (4)对摆杆约束型活塞式压缩机的实物样机进行性能测试,对比了传统机型的试验数据,从实验的角度验证了新型压缩机能够有效延长密封环的使用寿命,同时能降低压缩机的噪声,实现了预期的目标。


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