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压缩装置虚拟仿真探究

放大字体  缩小字体 发布日期:2021-09-17 21:18:25 来源: 作者:用户74138    浏览次数:0    
摘要

1虚拟样机装配建立各零部件的实体模型,根据涡旋压缩机物理样机的结构特点,正确描述各零部件相互之间的位置关系和运动关系,从而确定零件在虚拟环境中的相对空间位置,进行虚拟样机的装配工作。 在虚拟装配过程中,采用基于零部件特征的模式,同时结合零件、组件、子装配到总装配为技术路线。根据虚拟样机的特点,可以将涡旋压缩机的总装配体分解为动部件和静部件2个子装配。动部件子装配中各零部件以运动为特征,主要包括动盘...

1虚拟样机装配建立各零部件的实体模型,根据涡旋压缩机物理样机的结构特点,正确描述各零部件相互之间的位置关系和运动关系,从而确定零件在虚拟环境中的相对空间位置,进行虚拟样机的装配工作。

在虚拟装配过程中,采用基于零部件特征的模式,同时结合零件、组件、子装配到总装配为技术路线。根据虚拟样机的特点,可以将涡旋压缩机的总装配体分解为动部件和静部件2个子装配。动部件子装配中各零部件以运动为特征,主要包括动盘组件、十字滑环和曲轴组件;静部件子装配中各零部件的特点是静止,主要由静盘组件、地脚螺栓和机身组件等零件组成。

可以通过修改虚拟样机总装配体中单体零件的特征实现对装配体结构的优化。建立装配体分解图,可以直观地观察各零部件之间的位置关系。根据管理特征、技术特征、材料特征、精度特征、形状特征、装配特征,可以查询虚拟样机的详细信息。

2运动仿真Pro /Engineer机构运动仿真的主要工作是完成装配和定义连接、添加驱动器、运动仿真和结果回放分析。

2. 1定义约束将虚拟装配体中的运动件的约束由放置类型改为连接类型, Pro/Engineer提供了8种可供选择的连接类型:刚性、销钉、滑动杆、圆柱、平面、球、焊接、轴承,选择其中的选项即可设置不同的运动方式、自由度和约束。根据不同的连接类型,系统将显示相应的约束。

5处关键约束需要定义: ( 1)曲轴与皮带轮采用销钉关系联接; ( 2)偏心轴套件与支架体采用销钉关系联接; ( 3)表示十字滑环与支架体的连接关系为滑动杆; ( 4)表示偏心轴与动涡盘轴承的联接关系为销钉; ( 5)十字滑环与动涡盘的滑动杆连接;其他不动件的装配方式与虚拟装配中的一样。在定义( 3)和( 5)时,应先定义动涡盘与偏心套组件的销钉联接再定义其与十字滑环的滑动杆联接。

2. 2运动仿真定义运动源通过向原动件添加驱动器即伺服电动机并设置时间和运动增量,可以定义机构的运动方式。驱动器(伺服电动机)是机构运动的动力源,在曲轴与皮带轮的连接轴(即中的( 1)连接)上放置驱动器,并且定义此驱动器的运动类型为旋转运动。在轮廓的选项卡里定义此驱动器为匀速旋转运动,模选择常数, A值设为50.

定义运动分析在运动分析对话框中可以设置上面定义的伺服电动机的执行时间以及动画画面的帧数、帧频和2个画面之间的*小时间间隔。定义完这些之后接下来是定义锁定图元。当以上这些全部定义完成后可以进行运动仿真。

运动播放在菜单管理器中依次单击机构(M echanism)回放选项,可以演示、保存、恢复、删除或输出运动仿真的结果,以及进行干涉检验等功能。分析完前面所定义的运动分析后便可以通过动画对话框演示回放结果并可将此结果通过捕获对话框输出成M PG格式的文件保存。

3仿真结果分析利用Pro/Engineer自带的机构分析功能实现涡旋压缩机的虚拟样机的运动仿真,检验设计的合理性,为优化设计提供依据。通过运动仿真,可以分析涡旋压缩机动涡旋盘、静涡旋盘的涡旋齿型线相互啮合情况,观察动涡旋盘的运动轨迹,机构运动是否存在干涉,涡旋齿工作过程中是否可以形成月牙形的容积腔来实现气体的压缩,分析曲轴、动平衡铁、动涡旋盘、皮带轮组成的运动组件运动过程的合理性,十字滑环的运动规律是否正确等。

( 1)涡旋齿型线啮合情况

涡旋齿的啮合过程。2个形状相同但角相位相差180的渐开线涡旋盘,其一是固定涡盘,而另一个是由偏心轴带动,其轴线绕着固定涡旋盘轴线做公转的涡旋盘。装配好后, 2个涡旋盘之间形成了数对月牙形的封闭腔,随着偏心轴的转动,这些月牙形气腔的形状大小一直在变化。气体从吸气口进入吸气腔,相继被摄入到外围与吸气腔相通的月牙形气腔里。随着这些外围月牙形气腔的闭合而不再与吸气腔相通,其密闭容积便逐渐被转移到定涡盘的中心且不断缩小,气体被不断压缩而压力升高。由于动静涡旋不断形成封闭腔,使吸气、压缩、排气过程连续进行。型线啮合过程不存在干涉现象,涡旋齿的工作特性符合涡旋压缩机物理样机。

( 2)曲轴部件的运动规律

轴头部的曲柄销上,动平衡铁热装固定在曲轴相应的位置,该位置由曲柄销质量、回转半径和曲轴的结构共同确定。曲轴旋转过程中,曲柄销和大平衡铁都绕曲轴中心线转动,如所示。

( 3)防自转机构的运动规律在动涡盘和支架体之间设置防自转机构,设计选用了十字滑环。十字滑环上的一对矩形凸键与动涡盘背面的一对键槽配合,另一对矩形凸键与支架体上的一对键槽相配合。凸键在键槽中只能做往复运动,曲柄销带动动涡盘旋转时,限制了涡旋盘的自转运动,曲轴带动动涡盘基圆中心绕着静涡旋盘基圆中心做半径为r的圆周轨道运动,十字滑环运动过程中的上下极限位置如所示。

4结语( 1)机构分析模块Pro/M echan ism实现了涡旋压缩机的运动仿真。由仿真结果可以看出,涡旋压缩机动盘、静盘的涡旋齿型线相互啮合合理,不存在干涉现象,在运动过程中可以形成月牙形的容积腔,可以实现气体的压缩;曲轴部件的运动规律正确,各零件运动规律符合要求;防自传机构十字滑环设计合理,运动规律符合实际工作特点。

( 2)运用Pro/Engineer对涡旋压缩机进行了虚拟设计,包括零部件三维建模、虚拟装配、运动仿真。所得到的虚拟样机与物理样机一致,虚拟设计方法在涡旋压缩机的设计过程中具有很强的技术优势。

 
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