隔膜压缩机曲轴的静力学及动力学分析

曲轴是隔膜压缩机传动机构中最关键的零件,曲轴的使用寿命一定程度上决定了隔膜压缩机的可靠性.为分析曲轴的静力学和动力学特征,采用三维绘图软件Solidworks建立曲轴及曲轴连杆机构的模型,基于APDL和Workbench对曲轴联合仿真分析了曲轴的静力学特性.此外,对曲轴分别进行了自由模态和约束模态分析及对比.最后,对曲...     

压缩机全平衡曲轴结构参数多目标优化设计

针对往复式压缩机曲轴承受复杂交变载荷易产生振动的问题,提出一种以减小模态最大振型因子为优化目标的设计方法。以曲轴8个关键结构参数为设计变量,采用正交试验设计方法获取50组样本点,利用有限单元法求解其振动特性,根据求解结果建立以三四五阶模态最大振型因子为输出目标的径向基(RBF)神经网络近似模型,然后采用多目标遗传算法进行优化分析,得到Pareto解集,选取满意解并进行验证。结果表明,所建立的RBF神经网络近似模型能够有效拟合输入与输出之间的关系,且优化后的曲轴模态最大振型因子得到有效的改善。针对全平衡曲轴振动特性的优化设计研究,能为其结构设计以及振动控制提供一定的理论指导。     

基于模态分析的涡旋压缩机曲轴固有特性研究

为了解涡旋压缩机曲轴工作时的振动特性，利用试验模态方法和有限元方法对其固有特性进行了分析，给出了各自分析结果的前5阶固有频率，同时给出了有限元结果的各阶振型，进而为曲轴的设计和涡旋压缩机振动、噪声特性分析与控制提供了依据。     

大型活塞压缩机曲轴振动分析（一）——模态分析

随着往复压缩机向大型化和高速化方向发展,曲轴因扭振而产生破坏的可能性在迅速增大,对压缩机曲轴扭振研究的要求越来越迫切。而影响曲轴扭振的最主要因素是曲轴的模态。以某大型压缩机曲轴为例,对曲轴进行简化,利用ANSYS软件以Timoshenko 3-节点梁单元为基础,考虑轴承油膜的作用,对压缩机曲轴模态进行了计算。该模型还可以用来对曲轴进行谐响应分析和强迫振动分析。利用Lanzos方法提取了曲轴前7阶模态,结果显示曲轴的第一阶模态为29.073Hz,振型为整体扭转振动。考虑吸排气过程中气阀阀片运动产生的气流脉动对激振力的影响,对激振力进行傅里叶分解,得出激振力的功率谱密度图,以判断该曲轴在工作条件下是否会发生扭转共振。     

往复式压缩机曲轴动态特性分析

利用多体动力学和有限元方法对往复式压缩机曲轴的动态特性进行了分析。通过建立往复式压缩机曲轴动力学模型和对其进行的模态分析,得到在自由状态和约束状态下曲轴前八阶的固有频率和模态振型,在模态分析的基础上通过曲轴动态响应计算获得曲轴不同转角时刻下的位移应力分布情况和关键部位的应力随时间变化规律。分析结果表明,建立的曲轴有限元模型较好地反映了曲轴实际结构的动态特性,曲轴的各阶固有频率均远高于工作频率,因此曲轴共振的可能性很小,曲轴结构强度的可靠性较高。研究分析结果可作为曲轴结构优化的理论参考。     

往复压缩机轴系动力学结构改进

以某大型4列往复压缩机曲轴系为研究对象,用Ansys有限元建模的方式,对曲轴进行模态分析和谐响应分析。分析发现原曲轴系存在扭转振动隐患,通过调整设计参数,改善了曲轴系扭振状况,改进了曲轴动力学特性。     

四缸内燃机曲轴-飞轮组结构模态分析

应用Pro/Engineer软件建立了某四缸内燃机的曲轴-飞轮组的三维实体模型,在此基础上应用ANSYS软件对其进行了有限元结构模态分析.研究结果表明:曲轴-飞轮组的结构振动模态在低频段为整体、同步的简单弯曲、扭转振动模态,在高频段为各部分不同步的弯曲、扭转或弯扭组合振动以及复杂的局部振动;以弯曲、扭转及弯扭组合为主要特征的曲轴一飞轮组各阶振动模态极易被作用在曲柄销上的连杆冲击力所激发,因此.在对内燃机曲轴一飞轮组进行设计时.需要在模态分析基础上对其动力学特性进行优化.以保证内燃机获得良好的动力学性能.     

基于DOE算法的涡旋压缩机曲轴支承跨距优化及动态性能研究

为了提升曲轴的承载能力和使用寿命,针对曲轴支撑跨距这一关键参数进行了优化设计及动态性能研究。首先,根据曲轴的实际工作载荷情况,采用传统设计和卡丹公式设计两种方法对跨距进行了设计,进而通过DOE算法对跨距和轴长进行了多参数优化;然后,对优化设计的曲轴及其部件进行了模态分析以及谐响应分析,得到了各阶固有频率有限元分析结果及位移随频率变化的谐响应图;最后,搭建了实验测试平台,进行了同类压缩机产品的噪音振动测试,并结合测试结果对上述的仿真结果进行了验证。研究结果表明:曲轴部件的位移变化最大值较曲轴的位移变化最大值明显减小,在工作的状态下能够有效地避免共振;与原有的压缩机比较,经过曲轴优化后的压缩机噪音值下降了1.4 dB(A),振动值下降了0.43 m/s~2,噪音振动平稳、波动小,使用性能得到了有效提升。     

基于虚拟样机技术的压缩机曲轴动态特性研究

结合多体动力学和有限元方法对大型往复压缩机曲轴的动态特性进行了分析,建立了压缩机曲轴系动力学模型,分析得出了压缩机曲轴动态响应分析所需要的激励,并在这些激励力作用下计算其曲轴的振动响应,获得曲轴的位移应力分布情况,从而为曲轴机体的结构优化提供理论依据.     

往复压缩机曲轴变工况条件下有限元分析

在往复天然气压缩机工作过程热力和动力计算的基础上,本文利用有限元法对压缩机的曲轴进行了应力分析与模态分析。以某天然气压缩机为对象进行了三维建模,在变工况的运行条件下研究了曲轴的应力和变形状态,数值分析了曲轴在交变载荷下的静强度和疲劳强度,指出其运行的危险边界工况,并对曲轴进行了模态分析,得到了自由振动模态振型与频率,在变转速的条件下,激振力频率有效避开固有频率。本文的研究结果可为同类压缩机曲轴的设计提供参考。