考虑间隙影响的涡旋压缩机转子系统动态特性研究

针对运动副间隙对涡旋压缩机传动系统运行特性的影响问题,基于非线性弹簧阻尼模型和库仑摩擦力模型建立其运动副间隙接触碰撞模型,运用多体动力学理论分析不同间隙条件下曲柄销受力及驱动轴承角加速度等的变化规律,使用有限元方法进一步分析转子系统在不同角加速度激励下的瞬态动力响应.结果表明:间隙对转子系统的位移、角速度、角加速度的影...     

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。     

刚柔耦合的涡旋压缩机转子系统的动力学分析

以涡旋压缩机转子系统为研究对象,采用Bushing连接模拟轴承,运用Ansys Workbench软件建立了考虑轴承刚度、小轴和动涡旋盘柔性的涡旋压缩机转子系统的刚柔耦合模型,进行了刚柔耦合动力学分析,得到了实际工况和理想工况时运动副反力,以及实际工况时小轴和动涡旋盘的应力、应变情况。仿真结果表明:实际工况时滚针轴承不承担动涡旋盘的倾覆力矩,倾覆力矩由3对7001轴承来承担,并造成轴向气体力分配不均匀,使2号7001轴承受力过大;小轴、动涡旋盘的强度和刚度符合设计要求。研究结果为涡旋压缩机结构设计和优化提供了理论指导。     

柔性间隙影响下涡旋压缩机主轴系统动力学特性研究

考虑到涡旋压缩机主轴系统的高速回转特性,将自由运动和接触变形两状态非连续接触模型应用于间隙运动副动力学建模。以某卧式涡旋压缩机为依据,在不同运动副间隙下构建基于ADAMS/View的主轴系统刚柔耦合模型。通过柔性接触条件下的动力学仿真计算,深入分析了主轴系统核心部件(如动涡盘、曲轴、十字滑环及轴承)的运行状态及承载情况。结果显示：在理想间隙(间隙为0)下,柔性曲轴质心轨迹为一带有波动的非标准圆,而在非理想状态下,曲柄销与滚针轴承存在多处接触碰撞;当轴承内部存在间隙时,Z方向上的支反力更为连续和集中,且其波动幅度随着间隙增大而减小;间隙为0.01 mm时对于动涡盘加速度影响较大,不利于容积腔形成和气体压缩,而选择0.03 mm或0.05 mm间隙值时,可避免轴承系统发生应力集中和疲劳破坏,同时有助于轴承系统维护和十字滑环防自转。     

考虑气体力影响的涡旋压缩机转子系统稳定性研究

针对气体力对涡旋压缩机转子系统造成的动不平衡问题,建立了考虑气体力作用的涡旋压缩机曲轴转子系统力学模型、力与力矩平衡方程,采用平衡铁与曲柄销错开一定角度安装的方法,平衡惯性力和气体力引起的转子系统动不平衡。通过数值计算获得不同转速条件下动平衡所需主副平衡铁质量、平衡铁安装角,并分别与传统设计方法下应用于变转速工况时的结果进行了对比分析,结果表明:该方法能有效的减小主副轴承、机架的受力,提高涡旋压缩机的稳定性,对涡旋压缩机的生产应用有一定的参考指导意义。     

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.     

涡旋压缩机驱动轴承的力学特性研究

分析了径向载荷、倾覆力矩及轴承径向间隙等参数对滚针轴承力学特性的影响.首先,利用Hertz理论及力法解静不定问题,推导出滚针轴承径向载荷与变形的计算关联式;然后,依据力矩平衡原理,得出轴承外圈倾斜对轴承有效长度上载荷分布的影响;最后,以某一双涡圈涡旋压缩机用滚针轴承为研究对象,研究其径向变形量及载荷分布规律.结果表明,虽然滚针的径向承载与径向总变形之间的关系为非线性关系,但在涡旋压缩机应用中滚针最大径向变形量与轴承总径向力近似成正比,且随曲轴转角同规律周期性变化,相对径向载荷、倾覆力矩对滚针轴承的失效起绝对作用.研究结果对涡旋压缩机的结构设计、驱动轴承的选用及周期性检修、压缩机轴-轴承的动力学行为及动力学与摩擦学的耦合问题研究提供一定的理论依据.     

含间隙的往复式压缩机变工况动力学分析研究

以含有间隙运动副的往复式压缩机为研究对象,利用RecurDyn软件的碰撞函数,建立带有十字头销间隙的压缩机传动机构动力学模型,根据往复式压缩机热力学方程,借助MATLAB模拟出无级气量调节下的动态气体力。考虑不同间隙幅值和多种工作负荷的因素,研究机组在无级气量调节系统作用下的动力学特性。仿真结果表明,间隙接触副对压缩机传动机构的动力学性能有显著影响,为传动机构的设计提供依据。针对气量调节下的机组,分析变工况给传动机构带来的一系列影响,为无级气量调节系统的研究提供实际参考价值。     

含全运动副间隙的机构动力学特性研究

以曲柄滑块机构为研究对象,考虑机构除驱动转动副以外的所有运动副间隙,即剩余两处转动副间隙和滑块与轨道间移动副间隙,利用动力学分析软件ADAMS对机构进行动力学仿真分析,并将仿真结果与含有双转动副间隙的曲柄滑块机构动力学仿真结果进行对比,以确定全运动副间隙对机构动力学特性的影响。结果表明:与含双转动副间隙相比,全运动副间隙增加了机构震荡的次数,降低了机构的稳定性。在机构设计时要综合考虑机构除驱动运动副以外的所有运动副间隙以提高机构的动力学性能。     

下期部分文章摘要预报

大型离心压缩机转子系统不平衡响应分析马辉,戴继双,孟磊,闻邦椿以某大型离心压缩机转子系统为研究对象,考虑膜片联轴器和5瓦可倾瓦轴承的影响,首先建立转子-轴承系统的有限元模型;然后按照相关标准进行不平衡响应计算,分析了各种轴承参数,如长径比、间隙比以及润滑油型号对轴颈振幅的影响;最后将所得到的结果与工厂试车数据进行了对比分析,研究结果可为压缩机转子系统轴承参数选择提供理论参考..下期部分文章摘要预报.混凝土泵车臂架系统优化设计张艳伟,石来德根据混凝土泵车的实际工作情况给出了各节臂架最危险工况下受力理论值的计算方法,应用浮点数编码的改进型遗传算法对混凝土泵车臂架系统的油缸连杆机构进行优化布局.经仿真模型检验,得到满足系统运行特性,且各节油缸的长度及推力均有明显减小的优化布局方案,为长臂架混凝土泵车臂架系统的智能设计提供了理论依据.四环过山车的动力学仿真分析关伟,陈礼过山车运动是一项运动速度极快的娱乐项目.过山车与轨道之间的相对高速运动导致动力学影响,对乘车人员的舒适性、安全性有着密切的关系.以四环过山车为研究对象,利用ADAMS动力学仿真软件对其进行了动力学仿真分析,主要阐述了建立过山车动力学分析模型的关键问题,...     

松动对碰摩转子-轴承系统非线性特性的影响研究

在同时考虑轴承油膜力和碰摩发生时转子与定子之间的相对滑动速度对非线性摩擦力的影响基础上,构造了含有松动和碰摩故障转子系统的动力学模型,对转子 轴承系统由松动和碰摩耦合故障导致的非线性动力学行为进行了数值仿真研究,发现该类系统在运行过程中存在周期运动、拟周期运动和混沌运动等丰富的非线性现象,研究结果为转子 轴承系统故障诊断、动态设计和安全运行提供了理论参考。     

含轴承间隙的往复压缩机刚柔耦合模型仿真分析

通过建立往复压缩机刚柔耦合多体动力学模型,结合轴承间隙运动副模拟轴承间隙过大故障状态的振动加速度仿真信号,并与实测信号对比分析,验证了该仿真模型的准确性。     

计入摩擦的压缩机弹性曲轴-滚动轴承系统动力学分析

以某W型压缩机的曲轴-滚动轴承系统为对象,采用多体动力学仿真软件ADAMS,研究了额定工况作用下计入运动副摩擦的曲轴-滚动轴承系统动力学行为。在ADAMS中建立计入运动副摩擦的弹性曲轴-滚动轴承动力学模型并求解,得到了相应的动力学参数及运动副上摩擦力的变化曲线。同时也揭示出压缩机机械效率的动态变化规律。计算结果表明运动副摩擦对主轴承反力、轴颈中心位移响应有显著影响。所得到的结论对提高压缩机的机械效率和动力学优化具有指导意义。     

考虑双间隙曲柄滑块机构动力学建模与分析

以曲柄滑块机构为例,考虑机构两处旋转副间隙,引入平面多体系统中转动副间隙描述的数学模型,采用修正混合非线性弹簧阻尼接触碰撞力模型分析运动副元素的碰撞特性,采用牛顿-欧拉法建立了曲柄滑块机构的运动学和动力学模型,使用数值仿真和ADAMS仿真分析对比其仿真结果,验证所建立模型的正确性,得出运动副间隙对机构动力学特性的影响特点。     

驱动轴承内嵌式双涡旋齿涡旋压缩机气体力的分析

使用涡旋型线始端展角和终端展角几何参数,对驱动轴承内嵌式双涡旋齿涡旋压缩机的吸气容积、排气容积、压缩比建立了计算公式;对作用于双涡旋齿动涡盘的气体力建立了分析模型;并通过计算与传统的双涡旋齿气体力进行了比较。结果表明,驱动轴承内嵌式双涡旋齿涡旋压缩机相对于传统的双涡旋齿涡旋压缩机,切向、轴向和径向气体力均减小,输气量更大,运行更平稳。     

含柔性转子的齿轮-轴承系统动态特性分析

为了分析齿轮系统动力学中的全耦合振动,提出采用虚拟样机建模的方法,将柔性转子引入到啮合耦合系统中,考虑齿轮时变啮合刚度、齿侧间隙和轴承间隙的影响,建立齿轮-柔性转子-轴承系统虚拟样机模型,通过求解模型的动力学方程得到系统的非线性动力学响应。仿真结果表明:考虑柔性转子的耦合系统,啮合冲击峰值下降明显;转子柔性增加,齿轮低频扭转振动出现"拍"现象;高速轻载时啮合振动非线性特性增强;轴承间隙增大使啮合力振动幅值显著增大。     

含润滑间隙和曲轴转子-轴承结构的平面柔性多连杆机构多体动力学建模与动态误差分析

为预测多连杆高速精密压力机的动态精度,有必要建立多连杆机构的动力学模型。传统模型仅考虑间隙和构件柔性等因素,通常忽略了曲轴转子-轴承系统结构的影响,导致多连杆高速精密压力机的动态分析精度下降。本文提出了一种含润滑间隙和曲轴转子-轴承结构平面柔性多连杆机构多体动力学建模与仿真方法并构建了滑块与曲轴两者之间的动态尺寸链,该方法同时考虑了间隙,连杆和曲轴的柔性以及轴承的刚度等因素。仿真结果表明,在空载和冲裁两种工况下,基于含润滑间隙和曲轴转子-轴承结构平面柔性多连杆机构多体动力学模型的动态响应比传统模型更接近实验结果,验证了所提出方法的有效性。实验结果表明,在空载工况下,滑块在下死点位置存在剧烈加速度波动,而冲裁工况下,滑块在下死点位置产生冲击峰。曲轴转子-轴承结构的存在加剧了滑块位移偏离误差,润滑油的存在对整个机构起到了缓冲作用,但并不能显著提高滑块的运动精度。下滑块与连杆之间运动副间隙处润滑油膜不足以抵消运动副元素之间的碰撞和冲击,导致润滑油膜在运行过程中破裂,销轴与轴承衬套之间只存在一种永久接触状态。此外,研究了间隙尺寸、打击力以及轴承的接触角对机构动态误差的影响规律。     

涡旋压缩机径向随变机构的限位及转子系谐响应分析

对涡旋压缩机径向随变机构,在十字滑环和圆柱销防自转下分别采用不同的限位方法进行理论分析;对偏心滑块式径向随变机构涡旋压缩机的转子系,借助AnsysWorkbench软件进行数值仿真,通过简谐响应分析技术得到偏心滑块、转子、副轴承结合轴向壁面的应力和振幅响应,研究结果表明：在径向随变机构中,不同防自转选择合适的限位可以确保涡旋压缩机高效运行;转子系统出现较大的振幅响应是在六、七阶频率处,对比三者发现偏心滑块部位受到的应力响应值和振幅最大,故对带有偏心滑块式径向随变机构的涡旋压缩机,应重点考虑偏心滑块的可靠性。     

转子系统支承松动的分岔特性与故障诊断

滚动轴承转子系统支承松动故障是旋转机械故障中常见且危害较大的故障,针对滚动轴承转子系统支承松动故障,考虑轴承松动间隙的非线性情况,以转子动力学、Hertz理论和非线性动力学理论为基础,建立含支承松动的转子系统动力学模型.通过数值仿真研究转子系统在松动间隙扩展时显示的分岔和混沌运动等复杂动力学现象及变化规律,研究表明,支承松动的转子系统在较低的转速和较小的间隙下也会出现混沌运动.这些结论为该类故障的工程诊断提供依据.     

主动电磁轴承失效后转子坠落在备用轴承过程中的非线性动力学

用有限元法建立了任意个由滚动轴承组成的固定间隙备用轴承-主动电磁轴承-多盘多质量转子系统在主动电磁轴承失效前后的动力学方程,以一个多盘转子系统为例分析了主动电磁轴承失效后转子坠落在备用轴承过程中的瞬态非线性动力学特性,讨论了柔性备用轴承的支撑刚度、支撑阻尼和间隙对转子在坠落过程中动力特性的影响。结果表明采用具有较大阻尼柔性结构的备用轴承能够显著地改善转子坠落在备用轴承上的瞬态动力特性,抑制转子在坠落过程中可能出现具有较大振动和冲击力的全间隙区的涡动运动,减小转子坠落对备用轴承寿命和可靠性的影响。柔性结构备用轴承的支撑阻尼越大,支撑刚度越小,间隙越大,转子坠落后出现全间隙区涡动运动的可能性越小。