基于有限元的往复式空气压缩机模态仿真分析开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

空气压缩机是指以空气为介质的气压发生装置。空压机是工业现代化的基础产品，是气动系统的核心设备，是机电引气源装置中的主体，它是将原动的机械能转换成气体压力能的装置。它的种类很多，其中往复活塞式压缩机和螺杆压缩机是压缩机的主要机型。空压机用途极广，在采矿业、冶金业、机械制造业、土木工程、石油化学工业以及国防工业中，都是必不可少的关键设备。正是如此，其安全性关系到整个生产线的正常运转。

现代空压机的开端在17世纪的德国所研制出的真空泵。随后，19世纪初在欧美国家往复式空气压缩机的研制成功为气动工具产品的实际应用奠定了基础。1878年，德国人h.krihar最先提出无内压缩的空压机理念，但由于当时的工艺技术限制，所以只有理念，还不能制造出来。20世纪30年代，瑞典工程师alflysholm在对燃气轮机进行研究时，找到一种作回转运动的压缩机，其转化速度比活塞压缩机高得多，以便可由燃气轮机直接驱动，并且不会发生喘振。到了现代，越来越多的科学研究成果涌现，科学家们的研究方向大体上除了让空压机的工作效率变得更高效之外，就是在解决或减轻其运动过程中的损耗问题。k.k. dhayanandh研究了注油参数对水井用柴油机螺杆空压机性能的影响。通过测量螺杆压缩机的油耗、排油温度和自由空气流量，对螺杆压缩机的性能进行了评价。找到了压缩机在钻空循环中的最佳性能^[1]。

hongxia yang找到了制约开关阻尼电机在空压机应用中的障碍是开关磁阻电机的振动和噪声过大。设计了一台55kw 12/8空气压缩机用开关磁阻电动机（srm），利用有限元分析软件ansoftmaxwell 2d对其进行了静态仿真分析，得到了电机的特性曲线。对srm的噪声源进行了分析，对srm的径向电磁力进行了数值计算，得出气隙是影响电机振动的主要结构参数。对气隙进行了参数化，为电机参数的优化提供了依据^[2]。

2. 研究的基本内容与方案

2.1研究内容

本文主要通过详细了解空压机结构和工作原理，建立空压机几何模型，利用计算软件对空压机进行模拟仿真，根据仿真结果分析空压机的运作过程中空压机关键部件可能容易出现磨损的位置、刚度特性、共振区域分布规律等。

2.2研究目标

3. 研究计划与安排

（1）英文翻译、文献阅读报告及开题报告；（第1周—第3周）

（2）查找并阅读文献，总结归纳国内外往复式空气压缩机发展应用及相关模态分析的研究现状，分析往复式空气压缩机的结构及工作原理分析，掌握有限元及模态分析理论基础； （第4周—第5周）

（3）学习三维实体建模软件和有限元分析软件； （第6周—第8周）

4. 参考文献（12篇以上）

[1]k.k.dhayanandh,k.rameshkumar,a.sumesh,n.lakshmanan.influence of oil injection parameters on the performance of diesel powered screw air compressor for water well application[j]. measurement,2020,152.

[2]hongxia yang,huiqin sun ,hua meng.design and simulation analysis of 55kw 12/8 switched reluctance motor for air compressor[j].atlantis press,2017,32

[3]谢成雨,云丹丹,蔡毅,陶颖,苏国兵.空压机曲轴的模态分析及改进设计[j].矿山机械,2016,44(11):16-20.