气体力作用下涡旋压缩机传动系统动平衡研究

针对考虑气体力作用下涡旋压缩机传动系统动平衡优化设计,建立数学模型分析气体力及其标准偏差最小时的结构参数,应用Pro/E软件建立传动系统三维实体模型,采用Adams软件对涡旋压缩机进行传动系统动平衡的多目标优化,优化结果表明:切向气体力是影响涡旋压缩机传动系统动平衡的主要气体力;平衡块的结构参数是影响传动系统动平衡主要结构参数;考虑气体力作用二个平衡块应采用非对称布置。优化后传动系统动平衡综合性能有明显提高,实例证明优化方法切实有效。     

涡旋压缩机动平衡设计和振动研究

为改善涡旋压缩机振动,对其传动系统的动平衡进行优化设计。对涡旋压缩机的动平衡系统进行理论研究,通过EXCEL软件提供的规划求解功能得到了动平衡的最优解,理论上通过该方法对上下平衡块的优化设计可以将不平衡量将至0。分析了动平衡系统部件的误差对不平衡量的敏感性,发现相较部件质心轴向位置,其离心力的误差对动平衡系统影响更大。为检验动平衡设计对压缩机振动的价值,在理论上分析了动平衡系统的不平衡量对压缩机振动的影响,并与压缩机振动试验结果比对。振动试验结果表明,动不平衡量与压缩机振动正相关,与理论相符。EXCEL软件应用广泛,程序运行稳定、速度快,不需要自行编写程序,可极大减少设计时间和开发周期,降低设计成本。     

涡旋压缩机传动系统动平衡多目标优化的研究

针对涡旋压缩机传动系统动平衡优化设计,以轴承支撑合力、箱体底板的支撑力、输入扭矩及相应值的标准偏差的组合函数为优化目标,以轴承额定静载荷的10%及大小平衡块的总质量为约束条件,对大小平衡块的轴向布局及影响其质量和质心位置的尺寸提出优化设计,利用试验研究和遗传算法NSGA-Ⅱ组合进行多学科设计优化研究。仿真分析表明,该方法能够较好地获得综合平衡性能指标的最优值,对提高涡旋压缩机传动系统设计效率具有一定的现实意义。     

柔性支承下的大型离心压缩机转子振动特性

支承刚度对转子系统的动力学特性具有重要影响。针对大型离心压缩机转子在高速平衡条件下和实际运行工况下的支承刚度差异导致的振动问题开展研究。由于高速动平衡机的摆架刚度较低,使得一些大型离心压缩机的轴承油膜刚度与支承刚度几乎相当,导致2阶弯曲临界转速大幅降低,从而使得转子振动超标,高速动平衡难以满足标准要求。结合实际案例分别进行不考虑支承刚度及带有动平衡机摆架刚度的转子动力学分析,并对轴承瓦块、轴承座、机壳、底座进行有限元分析,获得压缩机转子的基础刚度。结果表明,考虑支承刚度的转子2阶临界转速出现了11.1%～18.3%的下降,1阶临界仅下降3.6%～7.3%,与高速动平衡试验结果吻合较好,实际支承刚度因大于轴承刚度3.5倍,机械运转试验显示1阶临界、2阶临界转速未有实质性下降,且振动满足API617标准要求,与不考虑支承刚度的转子动力学分析结果基本一致。     

机车传动系统振动分析

随着机车速度的提高,对机车的运行安全性和稳定性提出了更高的要求。考虑不平衡质量、齿轮啮合刚度、轴承支撑刚度和轮轨接触的影响下,建立机车传动系统有限元单元动态模型。其次,采用迭代法,求取了临界转速值及振型响应。分析齿轮啮合刚度、轴承支撑刚度、轮轨接触力作用下,传动系统齿轮单元幅频响应变化。结果表明:复杂环境因素下,传动系统齿轮啮合频率及固有频率处,系统振动响应较大。轴承通过频率的振动响应微弱。轮轨接触刚度影响下,传动系统啮合频率、固有频率及轴承通过频率的振动响应受到极大干扰。     

电动涡旋压缩机传动系统仿真优化与振动试验

为了解决电动涡旋压缩机传动系统偏心旋转部件惯性力不平衡引起的振动较大问题,基于动平衡理论对压缩机的传动系统进行力学分析,建立了传动系统的动力学模型,进行多体动力学仿真分析,优化偏心轮结构参数.根据优化后参数加工出偏心轮,完成样机装配后,使用振动加速度传感器在振动试验台上进行3000 r/min下3个进排气压力测试值下样机振动测试,对比了优化前后的样机振动值,结果表明:采用优化后的偏心轮的压缩机在保证整机性能的情况下能够有效地降低振动.     

运动副间隙对涡旋压缩机动力特性的影响

为了研究无油涡旋压缩机传动系统的动力特性问题,对涡旋压缩机的传动系统模型进行了简单的分析,利用Solidworks建立了涡旋压缩机的三维模型,并根据其运动规律,将其嵌入Adams虚拟样机软件中,建立了涡旋压缩机传动系统的动力学模型,针对曲柄销和小曲拐与轴承之间运动副间隙的大小,进行了传动系统的动力学仿真,结果表明:曲柄销和小曲拐与轴承之间运动副间隙的大小对于涡旋压缩机传动系统的动力特性有着显著的影响。合理控制轴承装配间隙有利于提高涡旋压缩机的动力特性以延长其使用寿命。     

电动涡旋压缩机动平衡仿真分析

通过理论分析再结合动力学仿真软件对某型号电动涡旋压缩机的动平衡进行了研究,仿真了不同转速、不同平衡块和偏心轮质量对旋转部件动平衡的影响,并通过使用ADAMS中的优化模块,实现在不同平衡块质量下偏心轮质量的寻优,计算结果与RP原数据结果接近,为涡旋压缩机动平衡设计提供了一种有效的方法,缩短了设计周期,有效地支持了电动涡旋压缩机的结构设计和改进。     

斜齿轮-转子-轴承弯扭轴耦合振动特性分析

为研究风电齿轮箱中高速级斜齿轮传动系统的动力学特性,在同时考虑输入/输出扭矩的时变性、齿轮偏心、综合传递误差、重力激励以及支撑轴承的非线性等因素的影响下,应用集中质量参数法建立了多自由度斜齿轮-转子-轴承弯扭轴耦合的动力学模型。在此基础上推导了风电齿轮箱高速级斜齿轮传动系统的动力学微分方程,并分析了转速、齿轮偏心、轴承游隙等参数对传动系统振动响应特性的影响。研究结果表明:由于弯扭轴耦合的作用,传动系统中扭转振动位移明显大于横向和轴向振动位移,故系统以扭转振动为主。随着转速的逐渐升高,振动位移显著增大,频率幅值发生明显的波动并且在转频附近出现了连续谱。随着偏心的增大,系统中各位置振动幅值明显增加,但对扭转方向的影响大于对横向和轴向振动的影响。轴承游隙对斜齿轮系统的动态特性影响不大,但轴承有其自身的谐振频率,在系统设计阶段需要注意避开轴承的变刚度频率对系统的影响。研究结果为风电齿轮箱传动系统的动态特性分析和故障诊断奠定了一定的基础。     

涡旋压缩机零部件振动贡献的试验研究

振动是涡旋压缩机常见的故障特征,它将影响到整机的工作性能。为了研究涡旋压缩机主要零部件对整机的振动贡献率,将涡旋压缩机系统简化为多输入单输出模型,建立了涡旋压缩机振动测试试验系统,开展了振动采集信号的时域和频域分析,依据层次分析法建立了信号互功率谱和偏相干函数的判断矩阵赋值规则,最终获得了主要零部件对整机的振动贡献比值。结果表明,转子系统动平衡是引发整机振动的主要来源,传动轴主轴承位置振动贡献比值最大,可以将该位置作为整机振动的敏感测量点。这将为涡旋压缩机的振动监测与故障诊断提供有益参考。     

涡旋压缩机传动机构动平衡集成优化设计

针对涡旋压缩机传动系统动平衡参数优化设计,提出了一种在ISIGHT软件集成环境下动平衡优化设计方法和系统仿真流程。在ISIGHT环境中集成软件Pro/E、Adams和计算器,实现涡旋压缩机动平衡的多目标优化设计。以某型卧式涡旋压缩机为例,应用试验设计和遗传算法NSGA-Ⅱ对影响动平衡的10个结构参数进行优化,优化后传动系统动平衡综合性能有明显提高,分析结果验证了优化方法是可行有效的。     

支承刚度对弧齿锥齿轮传动系统的振动特性影响分析

以一对典型的弧齿锥齿轮传动系统为研究对象，应用传递矩阵法计算系统的临界转速和不平衡响应。讨论了支承刚度对系统临界转速及不平衡响应等振动特性的影响，得出一些规律性结论，用以指导齿轮传动系统的设计。     

气体轴承特性模拟及实验验证

针对某30 kW微型燃气轮机用静压气体轴承,开展轴承刚度、承载力及轴系临界转速特征的数值与实验研究。通过离散化可压缩雷诺方程,采用数值迭代方法,获取轴承内气膜压力分布和气膜刚度特性;采用有限元方法,研究转子-轴承系统的模态特性与临界转速;在气体轴承支撑的微型燃气轮机试验台上,采用时域振动信号和不平衡响应曲线等振动测试分析方法,获取轴系的气膜临界转速特性。研究结果表明:研究的该静压气体轴承,其转速在30 000 r/min内动压效应相对于静压效应可以忽略;轴承气膜刚度随着偏心率增大而增大,但当偏心率超过0. 8时,由于出现"静态不稳定区域"导致气膜刚度下降。数值模拟和实验都证实了转子在6 000 r/min和9 000 r/min附近出现了由气膜刚度引起的锥动临界特征。     

弧齿锥齿轮传动系统动态特性研究

基于集中质量法建立了弧齿锥齿轮8自由度弯-轴-扭三维空间动力学模型.模型中考虑了啮合刚度的时变性、几何传递误差的非线性、齿轮副间隙及轴承刚度的非线性.利用齿面接触分析与齿面承载接触分析求出几何传递误差与轮齿综合啮合刚度,利用轴承变形理论求出系统非线性支承刚度,使用Runge-Kutta法对传动系统进行动态响应求解,并研究了这些因素对弧齿锥齿轮振动的影响.结果表明:几何传递误差是影响齿轮振动的最主要因素,由啮合刚度变化引起的一系列振动受转速与负载的影响较大.     

涡旋压缩机传动系统动平衡研究与优化

涡旋压缩机是近十年来发展非常迅速的一种容积式压缩机。其具有体积小,噪音低,运行平稳的优点。传动系统动平衡对涡旋压缩机性能影响很大。一方面,机构离心力对径向间隙的密封是必不可少的;另一方面离心力波动太大,随主轴转角变化超出了允许的范围,降低了系统工作稳定性,并导致振动和噪音增加。在Adams环境下建立了传动系统动平衡模型,并进行动力学仿真;通过设计研究,获得对目标函数敏感度大的参数,并进行优化设计,从而改善了产品运行的稳定性,并降低了系统的振动和噪声。     

高炉煤气余压透平膨胀机转子动力特性

针对TRT转子振动过高及机组运行效率低等问题,开展TRT转子动力特性的研究。采用三维软件UG进行了转子的几何建模,导入Ansys Workbench中建立了有限元分析模型,对转子动力特性-模态、临界转速和稳态不平衡响应进行了计算与分析,在此基础上用有限元模型分析了不同支承刚度和不同支承位置对转子动力特性的影响规律,并在高速转子试验台上进行了试验。研究表明,计算与试验结果相差3%以内,有限元分析结果能真实反映出转子的动力特性。支承刚度与支承位置均对转子的第1、2阶临界转速有明显影响。不平衡响应中1阶最敏感的为二级叶片位置,2阶最敏感的为头部(联轴器)位置。为其他同类型转子的动力特性计算与分析提供了参考。     

多平行轴系离心压缩机振动耦合传递特性研究

整体齿轮增速式压缩机由于其结构紧凑、效率高而在现代流程工业中得到广泛的应用,然而由于该类型压缩机为多平行轴系结构,其轴承载荷随着压缩机负荷而发生变化,使得该类转子的动力学分析异常复杂。本文以某实际压缩机组为研究对象,建立了齿轮-轴承-转子的弯曲-扭转耦合系统有限元模型。首先对未耦合的单转子进行刚性支撑下的模态分析和弹性支撑下的不平衡响应分析,并同实测结果对比以确定分析结果的可靠性。在此基础上,研究并揭示了轴承载荷导致的刚度系数变化对转子临界转速和不平衡响应的影响规律,同时对比分析不平衡振动在各个转子之间的传递特性。研究结果表明转子振动幅值会随着压缩机负荷的增加而增加,而齿轮啮合刚度会增大转子振动对不平衡的敏感程度。本论文研究结果可为齿轮增速式离心压缩机的设计以及基于模型的压缩机故障诊断提供一定的理论参考。     

特定转速下的风机传动系统动态分析

以三级行星轮系风力传动系统为研究对象,基于非线性多体动力学理论,通过建立系统的集中参数模型研究复杂系统的动态响应。分析表明,在输入转速确定的条件下,考虑系统的啮合刚度与啮合阻尼建立的动力学模型,能够反映系统的非线性运行特性;在多级系统中,轮系中齿轮的周期性由齿轮啮合刚度和其轴承支承刚度决定,并且,其频率响应具有明显的调幅特性,调制波形频率与输入轴旋转频率直接相关。研究对多级行星轮传动系统的振动特性研究、故障诊断具有一定指导意义。     

三圆幅值法在现场调试离心压缩机组转子动平衡中的应用

振动是大型旋转机械的常见故障,对机组安全运行的危害较大。振动同时也是设备的"体温计",直接反映了设备安全运行状况,影响离心压缩机振动最主要的因素是压缩机轴的动平衡。本文结合大型压缩机现场动平衡的实践,对三圆幅值法进行了总结,通过实践证明柔性转子在工作转速下进行现场动平衡,能够有效的降低轴系不平衡所引起的振动。     

细高齿齿轮啮合刚度及动态特性研究

为了研究细高齿齿轮的振动特性,以一对标准齿齿轮和细高齿齿轮为对比研究对象,建立直齿轮传动系统平移-扭转动力学模型;采用有限元方法求解细高齿齿轮的时变啮合刚度,分析了负载对刚度的影响规律;通过Newmark-β时间积分法计算齿轮的振动响应,对比标准齿齿轮和细高齿齿轮传动系统的轴承动载荷及齿轮啮合激励,求解了不同转速下两对齿轮系统的输入、输出轴承动载荷。结果表明,细高齿齿轮啮合为两齿-三齿交替接触,刚度变化减弱;轴承动载荷波动幅值较标准齿大幅降低,啮合频率及其倍频幅值明显下降,轮齿间啮合力减小。