巧用solidworks对涡旋压缩机动平衡进行计算VIP

文章编号: 10050329(2005)02003903 经验交流 SolidWorks在涡旋压缩机动平衡计算中的应用 刘振全,李海生,陈英华,杜桂荣 (兰州理工大学,甘肃兰州 730050) 摘 要: 用SolidWorks软件建立了涡旋压缩机部分零件模型,用Visual Basic语言对SolidWorks进行二次开发,并运行 Visual Basic软件设计的人机界面直接得出所建模型质量属性的详细信息,使动平衡设计计算方便、 快捷。 关键词: 涡旋压缩机;动平衡;设计;计算 中图分类号: TH45 文献标识码: A Application of SolidWorks for Scroll Compressor Homeostasiss Calculation LIU Zhen2quan ,LI Hai2sheng ,CHEN Y ing2hua ,DU Gui2rong (Lanzhou University of Technology ,Lanzhou 730050 ,China) Abstract : SolidWorks is used to establish entitative model and the Visual Basic is applied to secondarily develop SolidWorks. A inter2 face between people and computer is created by the use of Visual Basic software. It is easy to gain the information of modelsmass Prop2 erties. Then compile calculation program.All of these will redound to design Homeostasis expediently and quickly. Key words : scroll compressor;homeostasis;design;calculation 1 引言 涡旋压缩机曲轴的结构特点决定了曲轴连同 附多构件构成转子运动的不平衡。曲轴动平衡设 计直接影响到涡旋压缩机的工作性能1。由于附 多构件结构复杂,求解所受旋转惯性力和旋转惯 性力矩难度很大。本文用SolidWorks软件建立动 盘组件、 轴承、 曲柄销实体模型,用Visual Basic对 SolidWorks进行二次开发,通过Visual Basic设计 的人机界面更快、 更准确地求解动平衡问题。 2 动平衡设计理论 图1示出了转子上各构件与各平衡质量的位 置关系及各部分质量所受惯性力方向。 图1 动平衡示意 各惯性力分别对如图1中平面 - 和 - 取矩,可得: 收稿日期: 20040601 932005年第33卷第2期 流 体 机 械 F(L1- L) -F3 (L 3-L1)+F2 (L 2-L1)= 0 F(L3- L) -F1 (L 3-L1)- F2 (L 3-L2)= 0 即: mr 2 (L 1- L) -m3r3 2 (L 3-L1)+m2r2 2 (L 2-L1)= 0 mr 2 (L 3- L) -m1r1 2 (L 3-L1)-m2r2 2 (L 3-L2)= 0 式中 m 动盘组件、 轴承、 曲拐总质量,kg m1, m2 平衡铁1所分成的两部分各自 质量,kg m3 平衡铁2质量,kg r, r1, r2, r3 各部分质量质心到曲轴中 心的距离,m 旋转角速度,rad/ s L ,L1, L2, L3 各部分质量质心到平面 - 的距离,m 根据平衡铁的位置要求,先确定平衡铁1,2 部分结构尺寸,再求解上述方程组,即可得出结构 尺寸变量的值,进而最终确定了平衡铁的结构尺 寸。 3 SolidWorks软件的应用 311 建立三维模型 用SolidWorks软件绘制动涡盘组件、 曲轴、 轴 承的三维图形,这里只介绍涡旋齿的建模方法(其 余绘图过程略)。 建模步骤如下: (1)在草图界面画出基圆,选择绘图 曲线 螺旋线/涡旋线,在对话框中选择涡旋选项,设置 好各种涡旋线参数,点击完成绘制涡旋线。 (2)在生成的涡旋线末端建立一个与涡旋线 所在平面垂直的基准面,在基准面上画出涡旋齿 截面,截面的高度即为涡旋齿的高度。 (3)选择扫描曲线。以涡旋齿为扫描截面,涡 旋线为引导线,即可形成如图2所示涡旋齿模型。 312 SolidWorks的二次开发 SolidWorks是 一 套 基 于Windows的CAD/ CAE/ CAM/ PDM桌面集成系统。支持OLE(对象 的链接与嵌入)和COM(组件的对象模型)的编程 语言都可以作为SolidWorks的二次开发工具2。 SolidWorks API(Application Programming Interface)是 SolidWorks的OLE应用程序开发接口,本文将利 用它和支持OLE编程的开发工具Visual Basic语 言对SolidWorks进行二次开发,建立适合用户需 要的、 专用的SolidWorks功能模块。 图2 涡旋齿模型示意 在Visual Basic中调用SolidWorks ,打开Solid2 Works中事先建好的模型文件,然后用API中Get2 MassProperties函数,直接求出模型质量特性,函数 使用格式如下: retval = SldWorks. GetMassProperties (filePathName ,configurationName) 通过GetMassProperties函数可以得到这三部 分质量的总质量和重心的位置,直接利用这些值, 进而求出平衡铁的有关结构尺寸参数,完成动平 衡的设计。 4 Visual Basic软件建立人机界面 Visual Basic是面向对象的程序开发系统。利 用Visual Basic软件创建动平衡计算应用程序3, 可以在任何Microsoft Windows环境下运行。 动平衡设计界面如图35所示。 图3 主菜单 04 FLUID MACHINERY Vol133 ,No12 ,2005 图4 平衡铁1计算菜单 图5 平衡铁2计算菜单 首先在图3主菜单中点击读入数据,Visual Basic程序自动将SolidWorks所得出的模型质量属 性信息读入并在界面上显示,再输入质心距的数 据并选择要计算的项目,点击开始计算会自动弹 出平衡铁1,2计算菜单。 在这两个菜单中列出与平衡铁1,2相关的结 构尺寸,输入已确定的结构参数,点击开始计算即 可得出未确定的结构参数(本文以平衡铁1中H 和平衡铁2中Ry为未定结构参数)。为了方便进 行数据分析,每次输出的数据均应保存在文件中。 5 结语 所介绍的动平衡计算方法具有良好的通用 性。在遇到不同结构、 尺寸涡旋压缩机时,可直接 对三维模型进行动态修改,即可得出新的总质量、 质心距。 用Visual Basic对SolidWorks进行二次开发 后,可编写程序自动读入模型质量特性数据,使计 算更为简捷。在不断改变变量的输入值中确定一 组最恰当的数值作为最终结果。利用SolidWorks 和Visual Basic软件求解涡旋压缩机动平衡问题, 可减少计算工作量,提高工程设计人员的工作效 率,从而缩短对该产品的设计周期。 参考文献: 1 刘振全,杜桂荣.涡旋压缩机理论机构模型J .机 械工程学报1999 ,35(2) :38241. 2 江洪,李仲兴,刑启恩. SolidWorks二次开发基础与实 例教程M.北京:电子工业出版社,20031 3 Byron. G ottfried.VB编程习题与解答M.北京:机械 工业出版社,20021 作者简介:刘振全(19412 ) , 男,教授,博导,通讯地址:730050 甘肃兰州市兰州理工大学石油化工学院。 (上接第32页) (2)模拟海水试验,在水中加入5%泥砂和 3%盐,压力0.8MPa ,运行100h ,检验机械密封的 泄漏量及磨损情况。 试验结果表明,两套机械密封运行良好,均未 检测到泄漏;由于摩擦副材料为WC对SiC ,加之 采用油润滑,所以密封面基本无磨损。 这种带螺旋槽的机械密封在其它领域已经得 到实际应用,如用于介质中含有纤维、 颗粒等物质 的潜污泵等,运行情况良好。 4 结语 (1)经过大量试验室试验及工业应用表明, 立式船用泵新型机械密封性能良好,完全可以满 足船舶立式(海水)泵的使用要求,可以彻底解决