基于workbench平台的涡旋压缩机涡旋齿瞬态流固耦合分析

在workbench平台下提出一种涡旋压缩机流场气体力对涡旋齿边界受力变形影响的瞬态流固耦合计算方法,建立了涡旋压缩机三维流场模型,采用RNG k-ε湍流模型对其工作过程进行模拟从而得到流场分布,流场压力分布沿齿高方向不均匀,曲轴转角90°时涡旋齿内外侧压差在齿头处最大。将流场边界压力载荷加载到涡旋齿边界上,得到任意曲轴转角下的涡旋齿的受力和变形分布,分析了流场变化对涡旋齿受力、变形的影响。得到了涡旋齿的受力和变形规律,此压力载荷施加方法与实际工作状态更接近,计算结果更贴近实际情况。     

涡旋压缩机曲轴转子壳体耦合动力学研究

以涡旋压缩机转子和壳体为研究对象,基于涡旋压缩机的总体结构和工作原理,通过对涡旋压缩机转子受力状态分析,建立了涡旋压缩机转子的动力学模型.利用有限元方法和多体动力学理论,对涡旋压缩机转子和壳体进行了有限元模态分析,获得了涡旋压缩机转子和壳体的固有频率和振型等模态特性参数.在涡旋压缩机主轴系拓扑构型的基础上,分别建立了主轴系的多刚体模型和多柔体模型.通过对曲轴系多体动力学分析,得到了气体力载荷和在柔性体条件下壳体承受主副轴承载荷等,分析了壳体在载荷作用下的动力学响应问题.结果表明,主轴和壳体主轴承之间的相互作用关系只有多柔体动力学模型能给出合理且相对准确的分析计算结果.通过壳体动态响应分析,不仅可以掌握壳体的位移与应力分布情况,而且还获得了壳体某一节点在运行过程中的位移时间历程,为主轴与壳体的结构设计提供理论依据.     

基于流场分析的变截面涡旋齿的强度分析

为了研究涡旋压缩机在多场载荷耦合作用下变截面涡旋齿的变形和应力分布,基于动网格技术,利用Fluent软件对涡旋压缩机工作过程进行流场模拟,将温度场和压力场分析结果直接导入ANSYS软件中,利用间接耦合的方法对动涡旋齿和动、静涡旋齿装配后在单场及多场耦合作用下强度进行分析。结果表明:温度场对涡旋齿变形影响较大,耦合场下的变形并不是各场单独作用下变形之和;装配后涡旋盘的安装间隙对涡旋齿的变形存在干涉,单独分析动涡旋齿时的变形大于装配后的变形;根据应力分布分析,最大值出现在涡旋齿壁厚较大的位置,说明该组合型线涡旋齿具有较强的抗变形能力,可为判断涡旋型线优劣和研究涡旋压缩机间隙与泄漏提供理论基础。     

基于ABAQUS的涡旋压缩机涡旋盘的有限元分析

本文以某款涡旋压缩机的涡旋盘为研究对象,采用ABAQUS有限元软件对其在气体载荷作用下的应力应变状态进行分析,获得相应的应力、应变以及位移分布规律。研究结果表明当该涡旋盘内部工作腔运动到涡旋齿末端时,涡旋盘的变形最为明显,同时应力的最大点位于涡旋齿始端根部,同时满足材料的强度要求。通过该研究,为该类涡旋盘的适用性提供一定的参考依据。     

涡旋压缩机曲轴及曲轴部件的有限元分析

根据油润滑涡旋压缩机的动力学特性,建立曲轴及曲轴部件两种机构的物理模型和有限元模型。利用ANSYS Workbench有限元分析软件对涡旋压缩机曲轴及曲轴部件的固有特性进行分析,得出前六阶固有频率及各阶振型。分析比较两种情况下固有频率和振型的差异,为曲轴的优化设计与涡旋压缩机的振动分析提供相关依据。     

多场耦合作用下动涡旋盘的变形和应力研究

利用Pro/E建立了涡旋压缩机动涡旋盘的三维实体模型,基于有限元法分别对动涡旋盘在气体力、温度场和惯性力作用下的应力和变形分布情况进行分析,并对气体力、温度场、惯性力耦合作用下动涡旋盘的变形和应力进行了数值计算。结果表明温度场引起的轴向变形较大,惯性力使涡旋齿尾部的变形增加,多场耦合作用下最大变形发生在涡旋齿头,最大应力发生在涡旋齿头的底部和驱动轴承座孔内。     

无油涡旋压缩机涡旋盘的应变分析及试验验证

采用Solidworks建立了无油涡旋压缩机动、静涡旋盘的三维模型,运用ANSYS分析软件对涡旋压缩机动涡盘分别在气体力、温度、惯性约束条件下以及在多场耦合载荷下涡旋齿的变形和应力分布规律进行了分析,并研究了不同齿厚和齿高的动涡盘涡旋齿在多场耦合载荷作用下的变形情况,得到涡旋盘的应力分布和涡旋齿变形情况。分析结果表明,对涡旋齿的变形影响最大的载荷是温度载荷场;在腔内气体被压缩时,涡旋齿始端部位温度最高,所受气体力也最大;耦合场下涡旋齿始端顶部变形最大,最大应力出现在齿根部位,且耦合场的最大应力不是各载荷应力的叠加;涡旋齿越高变形越大,涡旋齿越厚变形越小,分析研究结果为定量化确定无油涡旋压缩机的轴向间隙和径向间隙提供了理论依据。     

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.     

不同载荷及结构对涡旋齿强度影响的有限元分析

为了研究气-热-固及散热片对涡旋盘的变形及应力的综合影响,应用Solidworks建立动、静涡旋的三维实体模型,基于有限元理论采用间接耦合法对动、静涡旋以及动、静涡旋装配后在气体力及热-固耦合状态下的变形和应力进行分析,由计算结果可知动、静涡旋单独分析时最大变形均发生在涡旋齿头顶部,最大应力发生在涡旋齿头根部,静涡旋的变形和应力比动涡旋略大;温度载荷对动、静涡旋的变形和应力分布影响较大,装配后涡旋盘的变形由于互相干涉和约束而减小;研究在不同轴向间隙和径向间隙情况下,动、静涡旋啮合时的最大变形和应力变化趋势,得出涡旋盘的最佳装配间隙;对比分析涡旋体外设散热片对涡旋齿变形的影响,结果表明设置散热片能减小涡旋压缩机涡旋齿的变形,增加运行可靠性。     

6M32A氮氢气压缩机曲轴有限元分析

采用有限元法,对6M32A氮氢气压缩机曲轴进行了实际运行工况下的三维建模,研究了整个曲轴的应力和变形状态,校核了曲轴在交变载荷下的静强度和疲劳强度,为压缩机曲轴的改进设计提供了有价值的理论依据。     

非均匀温度场下涡旋压缩机涡旋盘数值仿真研究

基于热应力场耦合建立了汽车涡旋压缩机涡旋盘有限元模型,涡旋齿载荷边界条件设置为流场离散,在气体压力载荷单独作用、温度场载荷单独作用以及两者耦合作用这三种情况下,对涡旋盘进行受力分析和变形分析, 讨论不同主轴转角的涡旋齿的刚度和强度,最后得到涡旋齿的变形规律和应力分布。分析结果表明:当涡旋盘压缩腔运动到排气孔位置时,涡旋盘处于变形与应力最大的状态,热变形是影响涡旋盘整体变形的主要因素。     

裂纹对往复压缩机曲轴模态影响分析

为了研究裂纹对往复压缩机曲轴的影响,分别对有裂纹曲轴和无裂纹曲轴进行了有限元分析,经仿真计算求得有无裂纹两种情况下的曲轴模态频率、变形和应力值,研究结果和研究方法可以为往复压缩机的故障诊断和在线状态监测提供参考。     

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。     

基于刚柔耦合的无油涡旋压缩机小曲拐动力特性分析

为了研究无油涡旋压缩机小曲拐的动力特性问题,对涡旋压缩机的机构模型进行了简单分析,基于柔性化理论,利用Solid Works建立涡旋压缩机的三维模型,联合Ansys与Adams建立了涡旋压缩机小曲拐的刚柔耦合模型,并进行了刚柔耦合仿真分析。结果表明,3个小曲拐应力最大的7个节点是相同的,且最大节点的应力应变趋势相同,符合小曲拐平面四杆机构模型;小曲拐最大变形位置在退刀槽附近。     

非均匀温度场下涡旋压缩机动涡盘的应力及变形分析

用ANSYS有限元分析软件，分析不同温差引起涡旋压缩机动涡旋盘应力分布特点及变形的分布规律，指出有必要进行热应力及热变形分析。     

涡旋压缩机机构误差对密封间隙的影响分析

根据曲柄销防自转涡旋压缩机的结构,从平面杆件机构的基本原理出发,分析了机构尺寸误差引起动涡旋自转误差模型,并建立了动涡旋自转误差对动、静涡旋密封间隙影响的计算式,通过算例对曲轴回转一周自转误差引起密封间隙的变化及对压缩机气密性、稳定性和安全性的影响进行了分析讨论。结果表明,对于回转半径固定式曲轴结构的涡旋压缩机,由于曲轴偏心为定值,动涡旋逆时针自转时泄漏间隙增大使密封性能变差,泄漏增加。动涡旋顺时针自转时泄漏间隙减小,较大的自转角有可能造成动、静涡旋齿面硬接触,使摩擦损失增大,长时间运转涡旋齿易产生疲劳断裂,因此设计时应严格控制加工精度,减少尺寸误差带来的不利影响。     

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。     

1Г型压缩机曲轴咬蚀断裂与避免

本文以1Г型压缩机曲轴断裂为例,对曲轴结构和受力进行了分析,指出曲轴的断裂是由于主轴颈和曲柄在脉动载荷下产生变形,使红装表面的应力分布不均,造成局部表面应力大于材料的屈服应力而被损伤,导致咬蚀的结果。     

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。     

气量调节工况下6M51往复压缩机曲轴有限元分析

针对大型压缩机的传动机构在引入气量调节装置后故障率上升的问题,对6M51型往复压缩机曲轴进行了动力学分析及有限元分析。首先,通过构建力学模型,在变工况条件下,分析了该往复压缩机组传动机构的受力情况;然后,在曲轴变工况运行过程中,结合有限元分析法对各级连杆轴颈的变形和强度特性进行了分析;最后,对往复压缩机曲轴的静强度及疲劳强度进行了校核。研究结果表明:该压缩机曲轴的强度安全可靠,可在变工况条件下安全稳定运行,但气量调节工况下的往复压缩机在20%～40%负荷下运行时变形及应力明显增大,疲劳系数减小幅度较大,将加速曲轴的恶化,易发生断裂导致压缩机整机故障,因此需尽量避免使该机组在20%～40%负荷以下长期运行;该研究结果可为同类压缩机曲轴的设计和变负荷工况运行提供参考。