往复压缩机优化技术

《往复压缩机优化技术》主要内容包括：典型零件的参数化设计、曲轴轴系优化技术、中体部件模态响应分析及结构优化设计、管道气流脉动分析及优化改造、监控及故障检测系统、隔膜压缩机配油系统结构优化、迷宫密封结构优化设计、气缸受迫振动分析及结构优化。将新技术与实际生产的往复压缩机设备运行情况相结合，通过主要零部件的参数化设计、建模、仿真、静态和动态分析，针对设备实际生产中引起的各种振动、泄漏等找出相关参数进行分析和修正，达到提升设备使用性能的目的。 《往复压缩机优化技术》可以作为企业技术人员解决实际问题的参考资料，也可作为研究生和本科生的参考书。

巴鹏，中共党员，沈阳理工大学教授，国务院政府特殊津贴专家。

前言 第1章典型零件的参数化设计1 1.1计算程序平台1 1.1.1热-动力计算对话框设计步骤1 1.1.2设计计算的程序平台2 1.2曲轴参数化设计3 1.2.1曲轴的相似条件4 1.2.2曲轴强度及刚度计算4 1.2.3参数化设计计算7 1.2.4基于软件的参数化建模实例9 1.3连杆参数化设计11 1.4一级缸体参数化设计12 1.4.1压缩机计算程序13 1.4.2气缸部分参数化设计模块15 1.4.3气缸套参数化设计模块16 1.4.4盖板参数化设计模块16 1.4.5压阀罩参数化设计模块18 1.4.6输出二维零件图18 1.5气缸套有限元分析20 1.5.1气缸套有限元模型的建立20 1.5.2气缸套静力学分析20 1.5.3气缸套模态分析22 参考文献23 第2章曲轴轴系优化技术25 2.1全平衡高速压缩机曲轴轴系优化技术改造25 2.1.1曲轴轴系有限元模型的建立25 2.1.2曲轴轴系静力学分析27 2.1.3曲轴轴系模态分析34 2.1.4曲轴轴系谐响应分析 38 2.2星型压缩机曲轴连杆机构优化技术47 2.2.1曲轴连杆系多体动力学仿真建模47 2.2.2曲轴连杆系多体动力学仿真分析51 2.2.3曲轴轴系的模态分析53 2.2.4曲轴轴系的瞬态动力学分析56 2.2.5星型压缩机曲轴连杆机构设计方案优化59 参考文献63 第3章中体部件模态响应分析及结构优化设计65 3.1中体部件的静力学分析65 3.1.1中体部件有限元模型的建立66 3.1.2边界条件的确定68 3.1.3静力学分析结果69 3.2中体部件模态分析及动响应分析72 3.2.1中体部件的模态分析73 3.2.2中体部件的谐响应分析76 3.2.3十字头的瞬态动力学分析80 3.3中体部件的结构优化设计83 3.3.1十字头的结构优化设计83 3.3.2中体机身的结构优化设计89 参考文献92 第4章管道气流脉动分析及优化改造93 4.1管道元件参数对气流脉动抑制的影响研究93 4.1.1孔板结构参数对气流脉动的抑制93 4.1.2缓冲罐对气流脉动的抑制效果97 4.1.3不同内部结构下缓冲罐对气流脉动的影响98 4.2某压缩机组管道系统气流脉动分析与结构优化100 4.2.1管道系统气流脉动计算模型102 4.2.2管道系统模态分析106 4.2.3管道系统机械响应分析112 4.2.4管道系统优化113 4.3往复压缩机管道系统测试116 4.3.1测试方法及流程116 4.3.2测试装置117 4.3.3测试方案117 4.3.4压缩机管道测试结果与分析118 参考文献119 第5章监控及故障检测系统120 5.1监控变量和参数122 5.2硬件系统123 5.3监控系统软件设计124 5.3.1PLC控制系统软件设计124 5.3.2WinCC组态软件设计131 5.4监控系统通信设计138 5.4.1通信结构总体设计138 5.4.2通信建立138 5.5故障监测系统设计144 5.5.1系统总体设计方案144 5.5.2气阀和管路故障信号的采集与识别147 5.5.3系统硬件安装157 5.5.4系统软件设计158 参考文献167 第6章隔膜压缩机配油系统结构优化169 6.1油腔流场模型建立169 6.1.1油腔几何模型的建立169 6.1.2油腔流场数值模拟计算的假设170 6.1.3Fluent设置171 6.1.4湍流模型171 6.1.5油腔流场模型物理参数、边界条件的设置172 6.2油腔流场数值模拟174 6.2.1油腔二维流场分析174 6.2.2油腔三维流场分析178 6.2.3油腔二维流场与三维流场对比分析182 6.3MD2.5隔膜压缩机油腔结构优化设计183 6.3.1缸套圆角的优化183 6.3.2配油盘凸面结构形式的优化185 6.3.3锥面角度的优化187 6.3.4配油盘孔径的优化189 6.3.5最终优化结果与分析190 参考文献191 第7章迷宫密封结构优化设计192 7.1转速对密封性能的分析192 7.1.1模型的建立192 7.1.2活塞运动规律的分析193 7.1.3网格划分194 7.1.4模型设置194 7.1.5数值仿真结果与分析195 7.2影响密封性能因素主次分析199 7.2.1试验的设计步骤199 7.2.2试验分组200 7.2.3数值仿真结果与分析201 7.3迷宫压缩机密封齿形结构的优化206 7.3.1一种新齿形结构的提出207 7.3.2矩形空腔结构的优化214 7.3.3梯形空腔结构的优化215 7.3.4最终模型优化220 参考文献221 第8章气缸受迫振动分析及结构优化222 8.1气缸有限元静力学分析222 8.1.1气缸三维模型及有限元模型的建立222 8.1.2气缸静力学分析结果224 8.1.3材料许用应力计算225 8.2气缸有限元模态分析226 8.2.1气缸有限元自由模态分析227 8.2.2气缸有限元约束模态分析231 8.3气缸有限元瞬态响应分析233 8.3.1气缸动态载荷分析234 8.3.2气缸动态载荷计算234 8.3.3气缸有限元瞬态响应分析239 8.4气缸重要结构优化设计245 8.4.1气缸阀孔凸缘部分结构强度优化设计245 8.4.2气缸阀孔凸缘部分结构强度优化方案验证247 8.4.3端部有支承的气缸振动控制优化247 参考文献259