机械设计外文资料翻译--活塞油膜和组件变形在往复压缩机中相互作用的数值分析（译文）

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1、PDF外文：http:/ 5732 字  毕业设计外文资料翻译    学     院：          机械电子工程学院           专     业：         过程装备与控制工程          姓     名：             &

2、nbsp;              学     号：                         外文出处：        Tribology International 38                        

3、   (2005)459 468           附     件：  1.外文 资料翻译译文； 2.外文原文。   指导教师评语：                          签名：                         &nbs

4、p;                                年    月    日  (用外文写 )   1 附件 1：外文资料翻译译文                活塞油膜和组件变形在往复压缩机中相互作用的数值分析  J.R. Cho , S.J. Moon School of

5、 Mechanical Engineering, Pusan National University, Jangjeon-Dong,Kumjung-Ku, Busan 609-735, South Korea  摘要  活塞二阶运动对往复式压缩机润滑特性有着显著的影响，如润滑油泄漏，活塞敲缸现象和摩擦功率损耗。因此，活塞设计参数的动态管理，应审慎地确定在一个可靠的动态特性研究基础之上。作为一个初步研究步骤 ，本文 涉及 活塞动态响应的有限元分析。通过 联 合 润滑油压力场 的 有限差分法 与 塞动态运动 的 有限元法 , 我们 用数值近似的 润滑 结构 在往复式压缩机 中

6、相互作用。 本文提供的数值结果说明了理论工作。  关键词：小型 无环 往复式压缩机 ； 润 滑 结构 相互作用 ； 活塞二阶运动 ； 偏心和倾斜 ； 有限元法  和有限差分法  1  导言  小型无环往复式压缩机，广泛用于家用电冰箱和空调压缩冷却气机中。在这种装置中的活塞成为一个影响往复式压缩机所有主要性能的重要组成部分，如抽水效率，噪音，功耗，抗磨损，等等。这是因为活塞动力学特征漏油、活塞敲缸现象 1和摩擦功耗损失决定了它的主要性能。在沿润滑的汽缸壁上下移动过程中，活塞出现径向震动、平移和在油膜间隙内旋转是由于受到不平衡能动力的影响。这种二阶

7、运动在活塞动力学中已经成为一个重要的研究课题，以提高往复式压缩机 2， 3的性能和稳定性。  活塞二阶运动与几个设计参数有关，如径向间隙，润滑油粘度，活塞销位置，曲轴偏心度和活塞裙部 4， 5。另外，在无环往复压缩机中，活塞除了受主冷却剂压力和电机驱动力还受到润滑力和摩擦力。因此，几何结构和油膜压力对活塞的动态运动影响非常大。因此，上述的设计参数应审慎地确定，以最大限度地提高动力性能和稳定性，以动态参数研究为基础，通过近似耦合数值分析来实现，比如一般流体结构相互作用的问题6， 7。  根据我们的简短文献调查 8，和对润滑特性理论和实验的调查，我们发现摩擦力对活塞销的影响。传

8、统上， 润滑压力通过雷诺方程假设润滑油是牛顿异粘性流体而被建成模型。另一方面，活塞动力学方程主要描述了活塞质心代替外表面面力与等效合力和力矩的粒子动力学方程 9-11。此外，活塞与汽缸都被假设为刚体。  尽管这个粒子动力学方法使问题简单，减少了计算时间，但它拥有两个固有的缺点。一个是忽略了活塞与汽缸变形造成的间隙变化。另一个是对组件结构变形和应力的相关信息不能存取。考虑到油膜厚度通常是几微米，前面提到的两个缺点变得可能至关重要。然而后者导致了设计人员在评价结构部件强度时的困难。在这种情况下，考虑到活塞和气缸的变形机 构，有限元法对活塞动态响应分析的研究是很有意义的。在本研究中，润 &

9、nbsp;2 滑压力场近似有限差分法，而活塞和气缸的动态位移是由有限元与中心差分法测定成立。在润滑油压力的计算过程中，油膜的厚度保持不变，以避免高度非线性分析。通过数值试验，我们研究了一系列重要的不同曲轴角度。  2  活塞润滑运动学   无环往复式压缩机在家用冰箱使用的描绘图如图 1（ a） ，其中电机的旋转运动通过曲轴和连杆转化成活塞的往复运动。参考图 1（ b） ，半径为 R 和高度为 H 的活塞以速度Vp 在汽缸内做往复运动。固定笛卡尔协调系统在气缸内表面中心的起始位置对齐， 这样使 y 轴和气缸中心轴、 z 轴相一致，平行于活塞销轴。冷却气体压力 Pg

10、高于活塞和向径向间隙 c 内供应的润滑油，同时标准大气压 Pa 作用于活塞的下方。气体压力 Pg 随时间的变化是对曲轴角度 12推导功能的解析。长度为 L 的连杆在活塞销处与活塞和曲轴连接，以恒定的角速度 旋转。一个往复循环起始于下止点，顺时针旋转一周后在同一点结束。为了计算润滑压力和连杆强度，应先确定活塞速度和加速度。活塞销的位置和固定曲轴中心之间的垂直距离 yp 由下式表示  22c o s c o s ( ( / ) s i n c o s )p c c cyl r r l r= - = - -                  （ 1）  使用曲轴和连杆之间的几何关系（ rcsin=lsin）是为了表示一系列曲轴角度 的运动学参数。然后，活塞的速度 Vp 可以通过 yp 对时间的求导导出     图 1  无环往复式压缩机： （ a） 示意图  （ b） 活塞 气缸系统  气缸  活塞  连杆  曲轴  气缸  连杆  曲轴  活塞销