滑片式空气压缩机的应力分析与结构优化研究

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随着产品可靠性和经济性要求的不断提高,在小机型领域,滑片式空气压缩机正在迅速地取代传统的往复式活塞压缩机。它具有可靠性高、寿命长、节能、成本低等优势。作为一种动力设备,它广泛应用于空调、汽车、食品、制冷等工业中,并发挥着巨大的作用。 本文主要以单工作腔 507 系列滑片式空气压缩机为研究对象,利用有限元分析软件对滑片式压缩机的定子、壳体、油分壳、转子和滑片进行有限元分析。油分壳与壳体受到的气体压力波动不大,结构体处在可视为静态载荷的环境下。定子的受力情况比较复杂,不仅受到气体脉动压力,还受到流动的气体对其内腔排气口的冲击力,整个结构处在动态载荷的环境中。而转子和滑片受力更为复杂,这里仅考虑在基元排气开始瞬时的受力情况。 首先在Solidworks2005中建立三维模型,再导入到ANSYS中,最后得出的最大应力与零件的许可强度相比较,判断零件在目前的载荷下的可靠性。对油分壳和壳体内部施加恒定的压力,进行有限元静态分析,根据结果校核强度。对定子由于内腔被滑片分成7部分,每部分受力又各不相同且是瞬时变化的,因此需首先计算内腔的压力,然后进行流体分析,得到压缩气体对定子内腔排气口的冲击力,最后利用此结果分别进行基元排气开始瞬时的静态分析和分步加载的瞬时动态分析,并校核强度。对转子和滑片首先计算出基元排气开始瞬时的受力和弯曲强度,再用ANSYS计算应力,比较两者的结果,最后对转子和滑片提出优化方案,进行结构优化,在满足使用性能的情况下,节省材料,降低成本。 通过对以上零件结构的研究,分析了艾尔空气压缩机有限公司开发研制的压缩机工作状况,得出的分析结果对整个结构的改进及材料的合理利用有一定的指导作用,对滑片压缩机新机型的设计提供了理论依据,为滑片压缩机的理论研究体系增添了新的篇章,同时也开启了新的研究方向。
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