螺杆压缩机设计理论与关键技术的研究和开发

基于螺杆压缩机热、动力学的理论研究，建立了螺杆压缩机工作过程中热力学、动力学计算的数学模型，并在螺杆压缩机工作过程指示图录取、压力脉动测试、转子轴向力测量、油分布的可视化等实验研究基础上，揭示了螺杆压缩机热、动力性能与转子型线等设计参数之间的内在规律，建立了完整的螺杆压缩机设计理论．在设计理论的指导下，开发了转子型线设计、刀具刃形设计、SCCAD设计等技术和软件，与本行业知名企业合作开发系列产品，并实现大批量生产，使新产品广泛应用于制冷空调、空气动力和石油化工等领域，实现了我国螺杆压缩机产品的更新换代，推动了我国压缩机行业的技术进步和产业结构优化．     

双螺杆压缩机的动力学性能研究

为了探究双螺杆压缩机内部阴、阳螺杆转子在实际运转中的动力学性能,利用虚拟样机技术对某型号螺杆压缩机的工作情况进行动力学仿真研究。在SolidWorks中建立螺杆压缩机模型,借助ADAMS软件进行动力学特性分析,模拟螺杆压缩机真实运动状况。以阳转子为驱动源带动阴转子运动,得到阴转子在0.5 s内的速度、加速度曲线和阴、阳转子之间的啮合力曲线。结果发现阴、阳转子开始工作时有较大冲击,之后逐渐趋于平稳且与其预期理论计算结果相符,研究结果可为搭建真实螺杆压缩机样机提供参考。     

基于逆向工程的压缩机螺杆转子快速成形加工

结合压缩机螺杆转子成形工艺特点,对某螺杆转子的反求过程与快速成形进行了研究。阐述了反求过程中转子的三维数字化测量、点云数据处理、转子曲面重构、三维模型重建等技术,获取了转子的三维实体模型,并利用快速成形技术,实现了转子的快速成形加工。研究结果可为新型压缩机螺杆转子的设计与制造提供参考。     

双螺杆压缩机齿间间隙分布的计算

基于双螺杆压缩机齿间间隙的生成原理,提出将阴、阳转子齿面沿接触线的法向间隙作为阴、阳转子的齿间间隙,将螺杆压缩机齿间间隙分布的计算转化为沿接触线的间隙分布的计算,即转化为沿接触线的间隙带的计算.计算结果表明,螺杆压缩机齿间间隙分布存在跃升现象.该方法可以获得完整的齿间间隙分布规律,可以量化不同的齿间间隙获得方法对齿间间隙分布的影响,计算精度能够满足工程设计的需要.     

螺杆压缩机阴转子定轴横轧成形可行性研究

螺杆转子是螺杆压缩机的核心部件,具有螺距大、齿高半径大和螺旋升角大的特点,现有工艺为切削加工.提出一种将带有非对称螺旋齿形的螺杆阴转子直接轧制成形的新工艺,旨在实现螺杆转子的近净成形,大幅度提高其生产效率.采用有限元数值模拟和轧制试验相结合的方法对螺杆阴转子的定轴横轧成形进行了研究,得到的螺杆阴转子的非对称螺旋齿形分度均匀良好、齿形填充饱满、成形尺寸基本满足设计要求.研究结果表明,定轴横轧螺杆阴转子的工艺是可行的,具有一定的工业应用价值.     

单螺杆压缩机转子异步压缩循环的动力学分析

针对传统大排量、大压差单螺杆压缩机工作过程中阻力矩波动大、噪声高等问题,创新性地提出螺杆转子奇数齿槽结构,并基于力学基本原理及单螺杆压缩机工作特性,对奇数齿槽螺杆转子受力状况进行了分析,建立了奇数齿槽螺杆转子动力学模型,研究了异步压缩单螺杆压缩机中螺杆转子的动力学规律。研究结果表明:异步压缩单螺杆压缩机螺杆转子主要受径向气体力作用,该作用力不仅大小不断变化,其方向也沿着螺杆转子的径向不断旋转,变化周期为转过两星轮齿夹角所需时间的1/2;该作用力的等效作用位置在螺杆中心面与排气端面之间呈周期性变化,并在开始排气时发生突变。上述研究结果对异步压缩单螺杆压缩机设计以及进一步发展具有一定的指导意义。     

螺杆转子型线的逆向设计研究

针对螺杆式空气压缩机转子端面型线的复杂性及其设计所存在的问题,提出一种基于BP神经网络及逆向工程相结合的转子型线逆向设计方法。首先通过对转子的三维数字化测量、点云数据处理、转子曲面重构等技术,获取了转子的三维实体模型;然后通过对转子端面型线的研究,设计了适合于螺杆转子型线拟合的BP神经网络,最后将测试数据输入经过训练的BP神经网络中,测试了网络的拟合性能。结果表明:利用逆向工程技术可以有效地提取螺杆转子的端面型线,采用BP神经网络拟合转子端面型线可以获得比其他拟合方法更小的误差。研究结果可为压缩机螺杆转子型线的优化设计奠定基础。     

单螺杆压缩机型线和流体动力润滑的研究

本文在研制单螺杆压缩机的基础上,提出采用“直线包络螺杆副”作为转子啮合副可以获得稳定的流体动力润滑,从而提高压缩机寿命的见解.文中阐述了该种啮合副的数学模型,接触线特性,动压油膜的计算方法和计算实例.最后,用实验结果加以验证.     

磨削螺杆转子砂轮截形计算与仿真验证

介绍了螺杆转子成型磨削原理,并给出成形砂轮截形计算的基本流程.再利用啮合原理推导建立了螺杆转子螺旋面与砂轮回转面的接触线方程式,从而计算得到成型砂轮截形曲线.详细论述了用分段累加弦长参数的数值计算方法,对砂轮截形进行计算,避开对转子截形曲线各离散点直接求导的困难,提高了计算效率.最后以某非对称型线螺杆阴转子为例,对砂轮截形进行计算绘制,并通过仿真加工检验计算的正确性,同时进行干涉判断.该方法也为螺杆转子后续的有限元分析和虚拟测试实验提供了精确的实体模型.     

螺杆转子的建模及模态分析

为了研究双螺杆真空泵中阴、阳螺杆转子的固有属性对真空泵工作性能的影响,利用有限元方法对某型双螺杆真空泵的阴、阳螺杆转子的振动特性进行研究。在MATLAB软件中,通过数值计算的方法,推导出阴、阳螺杆转子型线的生成过程。以某型双螺杆真空泵为研究对象,在UG软件中建立阴、阳转子的三维模型,根据实际工作条件,在ANSYS软件中对其进行模态分析,得到阴、阳转子前6阶模态振型。对比各阶的模态发现:在第5阶和第6阶阴转子的扭转变形量最大且出现在排气轴端,而在第3阶和第4阶阳转子的扭转变形最大也出现在排气轴端;并对其是否产生共振进行了验证,为螺杆转子实际工作情况提供借鉴。     

跨音速压气机非设计点性能预测

基于二维流线曲率法数学模型,参考公开发表的研究成果,拓展了一种适应于跨声速压气机的损失和落后角模型,并考虑3D和雷诺数的修正,对轴流跨音速压气机转子NASA Rotor37进行了数值计算,得到了设计点与非设计点的特性曲线,并与实验数据进行了对比和分析.结果表明,该方法能较好地预测轴流压气机特性和参数分布,可为压气机的设计和优化提供参考.     

车用涡轮增压器试验台技术研究

为准确采集涡轮增压器的各性能参数并检测转子的设计水平,设计并搭建涡轮增压器测试台架.基于Lab VIEW软件图形化环境开发一套具有数据采集、处理、显示及保存等功能的测试系统.对某型号性能样机进行压气机性能试验,试验结果表明:涡轮增压器性能测试台架工作稳定,能够准确采集增压器的各性能参数;转子设计水平符合要求;设计开发的测试系统具有较高的测试精度、测试过程自动化程度提高.     

基于小波包和Elman神经网络的异步电机转子断条故障诊断方法

提出了一种基于小波包分析(WPA)和Elman神经网络的异步电机转子断条故障诊断方法.针对异步电机转子断条故障时定子电流出现的边频分量进行小波包分析,提取动态条件下各频带能量作为故障特征向量,削弱了负载变化及噪声对诊断准确性的影响.采用Elman神经网络对故障进行识别,并对Elman网络进行改进,在关联层增加了自反馈增益因子,提高了网络性能.以频带能量作为Elman神经网络识别故障的特征向量,建立从特征向量到电机转子断条故障之间的映射.试验结果表明:基于小波包分析提取的故障特征明显,由WPA和Elman神经网络构成的诊断系统,能有效地识别出转子断条故障,故障诊断准确率高.     

基于四象限法的跨声速压气机非设计点损失分析

基于流线曲率法发展了一种适用于跨声速压气机性能预测的高精度模型,对最小损失攻角及非设计点损失预测模型进行了修正.提出了一种非设计点损失分析方法——四象限法,结合该方法对跨声速压气机的损失构成进行了重新定义,对不同工况的损失特点开展了深入分析,在一定程度上揭示了跨声速压气机的损失分布和增长规律.采用新发展的模型对某高负荷跨声速转子进行了详细的计算,并与实验数据进行对比.结果表明,发展的性能预测模型和损失分析方法能够较为可靠地预测全流量工况下跨声速转子的总体性能与气动参数沿展向的分布,为跨声速压气机的特性预测提供了新的思路,具有较强的借鉴意义和工程实用价值.     

斗轮堆取料机总体方案参数化设计系统研究

在sun工作站上开发了“斗轮堆取料机总体方案参数化设计”软件包.该软件将设计计算、参数化绘图、IGES按口软件及i-deas软件集成于一体,提高效率20倍以上.为开发大型产品参数化设计软件提供了可靠的借签.     

基于速度势面元法的风力机风轮三维气动性能预估

大型风力机风轮气动设计和性能分析需要更加准确、快速的预估方法。风力机风轮三维流场具有低Mach数、高Reynolds数的特点,该文把风轮流场简化为有势流场,将叶片表面和尾迹视为有势流场的边界,采用速度势方程作为流动控制方程,使用面元法进行求解,建立了风力机风轮三维气动性能数值计算的模型,并编制了计算程序。同时,还建立了适用于水平轴风力机的尾迹迭代求解方法,考虑了表面摩擦阻力对风轮转矩和推力的影响,提高了计算精度。与实验结果对比证明,该方法具有很好的计算准确性,为进一步研究常规运行工况下的风力机风轮气动性能,特别是大型变速变桨风力机气动性能提供了一个准确、快速的预估方法。     

旋翼式水表的流量方程式和特性曲线方程式

本文根据流体力学原理对旋翼式水表的驱动力矩和各种力矩进行了详细分析,建立了流量基本方程式。在此基础上,作者进一步导出了旋翼式水表的特性曲线方程式。理论特性曲线与实验结果基本一致。特性曲线方程能清晰地反映出水表各结构参数之间的关系及其对水表性能的影响,并能对实际特性曲线的形状作出较为园满的解释。本文提出的数学模型可作为旋翼式水表结构参数设计的依据,并为进一步改善水表性能提供了理论基础     

组件式数据抽取工具的设计与实现

结合数据抽取处理的多源性、数据预处理功能的集成、数据抽取处理描述信息的重用等特征，讨论数据抽取事务逻辑划分及组件包设计。给出数据抽取包的定义、包的逻辑结构及可视化管理工具设计。提出用元数据生成数据抽取包，用DTS包作为数据抽取包的执行载体的方法，以提高数据传输性能和简化系统实现。     

高速大功率车用永磁同步电机电磁诱发转子横向振动特性

高速大功率车用永磁同步电机的转子轴系是一个涉及电磁、机械高度耦合的非线性系统,因此转子动力学性能是高速车用永磁同步电机设计必须关注的问题.建立了电机中由于转子偏心引起的电磁激励解析模型,以转子动力学和非线性动力学为基础,建立永磁电动机转子系统的非线性模型,用解析法计算得到转子横向振动的幅频特性,结果表明转子横向振动具有负刚度和失稳幅值跳跃现象.最后通过数值计算对等效解析计算的结果进行了验证.