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.     

压缩机曲轴机体耦合动力学研究

结合多体动力学和有限元方法，对大型往复（迷宫）压缩机曲轴机体的动态特性进行了分析，建立了压缩机曲轴轴系与机体动力学分析模型。分析得出了压缩机机体动态特性分析最主要的激励——主轴承反力和活塞导向轴承反力，并在这些激励力作用下计算该机体的振动响应，得到了机体各节点的振动位移、速度和加速度，从而为压缩机的低噪声设计提供依据。     

磁轴承激励下转子系统动力学特性

为分析磁轴承激励下转子系统的振动机理,应用一维有限元方法建立了双盘转子系统动力学特性计算模型,研究了不同类型磁轴承激励下转子系统的动力学行为。研究结果表明：同向旋转的扫频激励力激发了转子系统的正进动模态,而反向旋转的扫频激励力激发了转子系统的反进动模态,两种情况下转子系统均以圆轨迹进动;由于单向简谐激励力可以分解为同向旋转激励力和反向旋转激励力之和,因此在单向简谐扫频激励力作用下,转子系统的反进动和正进动模态均被激发,转子系统以椭圆轨迹进动;在双向简谐扫频激励力作用下,转子系统的进动方向和进动轨迹取决于两个激励力的相位差。研究成果为评估高压压缩机转子系统稳定性时磁轴承激励方案的选取提供了理论依据。     

功率双分支传动系统的动力学特性研究

在齿轮动力学和转子动力学的基础上开展了功率双分支齿轮传动系统的动力学特性研究,为进一步的减振设计奠定了基础.通过对功率双分支齿轮传动系统的固有特性以及不平衡响应的数值计算与分析,得出:①功率双分支齿轮传动系统的振型多表现为多转子的弯扭耦合振动;②输入转子上存在不平衡激励时,输出转子的响应比中间转子的响应更显著,而且各级齿轮的动态啮合力也比较大.     

双悬臂转子系统动力学特性及不平衡响应分析

根据具有双悬臂结构的某实际空气压缩机组六七级压缩机转子几何参数,建立了系统的离散化模型。采用自编的Riccati传递矩阵算法与商业化有限元软件对转子系统进行了固有特性分析和对比,并用Newmark法对转子系统有限元模型进行了不平衡响应数值计算,最后将理论数值仿真结果和工厂实际运转机组的现场数据进行对照,证明转子系统离散模型简化方法和结果正确可靠。计算结果同时指出,具有双悬臂结构的转子系统的悬伸端为振动易超标区,这对具有此类结构的旋转机械故障监测和诊断提供了参考和依据。     

设备冷却水泵转子系统振动特性研究

通过对水泵机组动态特性测试分析,结合故障诊断分析,获知设备冷却水泵在正常工作条件下因不平衡载荷引起的转子振动情况。一方面结合模态测试与有限元仿真的方法,找出安装边界条件对水泵机组转子系统的振动影响,并进行部分结构的改进;另一方面采用有限单元法,计算转子在不平衡激励条件下的瞬态响应,分析转子振动的位移频谱和关键位置的支承力响应频谱,获得关键位置的振动位移、作用力的幅值以及频率信息。分析结果将用于设备冷却水泵整机的振动噪声分析,并研制出新型的复合阻尼转子系统。     

透平机械三转子四支撑轴系不平衡振动特性

针对汽轮机、压缩机等透平机械三转子四支撑轴系经常发生不平衡振动现象,研究轴系中各转子振型不平衡的响应特性。采用有限元法构建三转子四支撑轴系动力学有限元模型,分别在各跨转子上施加一阶、二阶弯曲振型不平衡,分析高低转速下轴系的涡动轨迹,以揭示各转子振型不平衡与轴系振动响应的关联。通过搭建的三转子四支撑轴系转子振动实验台,开展各跨转子不平衡激励下轴系振动响应测试,分析共振点和幅、相频特性,得出结论:这类轴系跨内加重振动响应由轴系模态振型和激励类型共同决定,兼具有转子外伸端振动特性。该结论可为消除这类三转子四支撑轴系不平衡故障提供参考。     

转子压缩机的等效激励力识别及有限元验证

压缩机作为空调管路系统的主要激励源,其激励的准确识别是空调配管系统设计及优化的前提。当压缩机为第三方提供时,须通过实验方法识别压缩机激励,针对此,提出了基于刚体动力学的转子压缩机质量特性及等效激励识别方法。基于质量线法对压缩机的质心及惯性参数进行识别,实验结果表明识别精度及一致性较好。基于刚体动力学方程,结合压缩机缸体表面的振动响应、压缩机的惯性参数以及橡胶脚垫的特性参数,识别了压缩机的等效激励力,并对该识别激励力进行有限元仿真验证。仿真得到的加速度与实验测试加速度吻合良好,最大误差出现在y向的第2阶,为26.3%。这表明此激励识别方法具有很好的识别精度,识别结果可用于空调管路系统的仿真分析与优化设计。     

微型燃气轮机转轴振动特性分析

基于有限元法，针对某30 kW微型燃气轮机发电机组永磁转子物理模型，建立了该转子在不平衡量与转子弯曲耦合下的动力学响应方程。分析了不平衡力与转子弯曲力在不同夹角下对高速转子在升速过程中振动响应的影响情况。结果表明：不同夹角对转子振动响应影响差别较大。当两激励力所在平面夹角相差180°时，转子在升速过程中会出现“倒临界”现象，即经过临界转速时转子振幅会达到最小；整体而言，在耦合作用下转子的振幅较单激励力条件下有所增大。     

某对称平衡型往复压缩机机体振动模态研究

从数值模拟和试验两方面,研究了对称平衡往复压缩机机体振动模态。建立了压缩机机体模态分析有限元模型,针对机体螺栓连接处理,对比分析了采用绑定和接触两种方法处理时机体振动模态;通过预试验分析和模态试验,测得了机体振动前3阶固有频率及振型。试验结果表明:通过优化选取激励点和响应点,使用锤击法可准确获得压缩机机体振动模态及振型。试验与数值计算结果的对比表明,有限元分析压缩机机体振动模态时,螺栓连接按接触处理更准确。     

双层隔振系统模态匹配分析及其振动特性

针对出口内燃动车动力包的双层隔振问题,根据双层隔振系统的结构参数,建立双层隔振系统的有限元模型。对双层隔振系统进行了模态计算,掌握了系统的频率特性。根据柴油机组激振力的频率特性,定量对双层隔振系统进行模态匹配分析。对双层隔振系统进行谐响应计算,准确判断构架和机组是否发生共振,验证模特匹配的合理性。施加怠速工况下的各个激振力,对双层隔振系统进行了强迫振动计算,计算双层隔振系统的振动烈度和传递率。结果表明：双层隔振系统的隔振性能良好,能满足实际工程需求,研究结果可为实际工程提供参考。     

齿轮啮合内部动态激励数值根据

把具有内部激励和时变刚度齿轮系统非线性微分方程变换为近似的线性微分方程,把时变刚度激励、误差激励、啮合冲击激励作为右端顶。时变刚度曲线用轮齿三维接触有限元方法求得,啮合冲击激励力用轮齿三维 冲击－动力接触有限元混合法求得。误差激励按精度等级确定的齿轮偏差进行模拟。把激励力作用在整个齿轮系统的三维有限元模型上,以便求得其振动响应。     

TX1600镗铣加工中心立柱动态特性分析

用Sofidworks软件建立三维实体模型,在三维实体模型的基础上建立了TX1600镗铣加工中心立柱模态分析的有限元模型,用ANSYS有限元分析软件对它进行模态分析,通过求解得出前4阶固有频率和相应的主振型。为了解各阶频率对结构动载荷的响应情况,论文还将对TX1600数控加工中心立柱进行谐响应分析,结果得出数控中在受外部激振力下的动态响应特性,并在此基础上指出了机床存在的不足。     

压缩机叶轮动力学可视化分析

以可视化理论、有限元分析理论为基础,结合三维建模软件Solidworks和有限元分析软件ANSYS对某压缩机组用闭式叶轮进行动力学可视化分析,得到其在惯性力作用下的振动特性,可以判断其在给定工况下能否避开共振频率以及评估其振动对系统的影响.     

Vibration analysis of compressor piping system with fluid pulsation

A piping system connected to a rotary compressor is an essential component for refrigerant transport in air-conditioning systems. The vibration of the pipes has been thought to be generated only by the mechanical forces due to the compressor operation. In this study, the fluid pulsation in the pipe is considered to be a source of the vibration, as well as the mechanical forces by the compressor operation. The mechanical force was first identified experimentally using measured acceleration signals over the shell. The calculation of the fluid force resulting from the pulsating fluid in the pipe was then derived theoretically. The estimation used the pressure pulsation signal in the pipe measured by a pressure transducer. Both sources of the vibration were finally applied to the finite element model of the piping system. Conclusively, the prediction of the vibration response to both sources showed better agreement with the experimental results than prediction considering only the mechanical force. Therefore the theoretical process deriving the fluid force was valid.     

轴向柱塞泵壳体结构瞬态响应分析

以一种典型轴向柱塞泵为研究对象,模拟其工作过程中压力脉动在壳体外表面产生的振动,获得在此激励下的动态响应。利用有限元分析软件ANSYS Workbench,建立轴向柱塞泵壳体的有限元模型,进行瞬态响应分析。分析壳体在不同压力级别下的振动响应,通过分析结果确定泵壳位移、应力和应变的动态变化过程,从而找到泵壳的“敏感区域”,为轴向柱塞泵振动测试和结构优化奠定基础。     

基于ANSYS的振动给料机给料槽有限元分析及结构改进

基于ANSYS软件,对振动给料机给料槽在激振力交变载荷作用下的疲劳损坏,建立合理的给料槽有限元模型,进行谐响应分析,找出薄弱环节,并对结构提出改进方案,为振动给料机优化设计提供更合理的依据。     

部分进汽条件下汽轮机组振动情况的研究分析

针对部分进汽下汽轮机组的振动响应进行建模和仿真计算。首先根据部分进汽试验台建立汽轮机三维有限元模型,按照不同进汽度情况在动叶片上加载利用CFD软件模拟试验工况计算出来的激振力并进行了求解,对考察点加速度序列进行频谱分析,对不同工况下考察点的振动进行对比分析,为减弱实际机组的有害振动提出了预防措施。经过计算发现:机组振动强弱跟所受激振力不平衡程度相关,不平衡程度最高的两相邻通道进汽工况下,机组振动最强,不平衡程度最低的两对角通道进汽和全周进汽工况下,机组振动最弱,同时考察点位置选择对不同工况下机组振动强弱也存在影响。     

水下振动台动态特性的研究

水下振动台用于模拟军舰装置外壳的振动，其台面上安装有声纳传感器，用于接收来自水下的声纳信号，要求振动台垂直台面方向的振动均匀，因此，为了保证在振动台整个工作频率范围内，驱动台大小设计的合理性以及垂直台面方向振动的均匀性，对台面的动态特性进行分析是非常必要的，从推导振动台台面流固耦合运动方程出发，通过有限元方法，计算了台面在空气中和水下振动的谐响应并得出各自的共振频率，计算结果表明，台面的设计必须充分考虑流固耦合的影响。