摆杆约束往复活塞式无油润滑空气压缩机的研究

提出一种新型往复活塞式无油润滑空气压缩机,在传统曲柄连杆机构的基础上增设一个摆杆机构,以此约束连杆和活塞以近乎直线往复的方式进行工作,从而缓解活塞及密封环对气缸的侧压力与敲击强度。与传统机型相比较,新型压缩机摩擦功减小了7.4%,噪声下降约1dB(A),密封环寿命提高约10%,高度降低24%。建立了新型压缩机的数学模型,对其摆杆约束机构的特性进行了分析。研究表明:增设摆杆可以大幅度地减小活塞及密封环相对于气缸的摆动幅度,有利于降低它们对气缸的侧压力和敲击强度;另外,曲柄的运转方向对摆杆机构的运动学特性和动力学特性影响较为明显,将机构的急回行程与压缩机的进气行程呼应设置有利于改善摆杆的受力状况。

摆杆约束往复活塞式压缩机的虚拟仿真分析

为了了解摆杆约束往复活塞式无油润滑空气压缩机的工作性能,为新机型的设计、物理样机实验和优化提供依据,缩短研发周期,应用虚拟样机技术建立了摆杆约束往复活塞式无油润滑空气压缩机的运动仿真模型,以理论分析为基础,仿真分析了压缩机的运动特性以及主要工作部件的受力情况。仿真结果表明,与传统摇摆往复活塞式压缩机相比,摆杆约束往复活塞式压缩机的活塞和密封环对气缸的换向敲击强度较弱,气缸侧压力较小,说明采用摆杆机构对活塞的往复行为进行约束能有效减少机械噪声和延长密封环的使用寿命。对新机型进行了物理样机试验,试验结果表明,摆杆约束压缩机的空载噪声比传统摇摆压缩机的空载噪声低约2 dB(A)、整机工作噪声则低约1 dB(A),密封环寿命比传统摇摆压缩机的寿命大约提高10%,仿真结果与试验结果吻合。

摆杆约束往复活塞式压缩机动平衡设计分析

针对摆杆约束型往复活塞式压缩机的运转特性及结构特点,采用过量平衡法对其活塞连杆组件派生的往复惯性力进行适当的消减和转移,藉此缓解压缩机在铅垂敏感方向的振动强度,从而提高压缩机的工作可靠性。介绍了该类压缩机活塞连杆组件的动平衡措施,利用Matlab软件对压缩机的平衡质量和平衡相位等动平衡参数进行了设计分析,最终获得较优的动平衡布局方案。经实机检测证实,采用过量平衡法能有效减少压缩机的噪声和振动强度。