基于ANSYS的轴系不对中故障仿真研究

针对轴系故障难以实地模拟的问题,应用有限元方法进行仿真研究。对某轴系实验平台建立有限元仿真模型,从施加故障激振力的角度,利用ANSYS对轴系不对中故障进行模拟,通过模态分析和瞬态动力学分析,为轴系不对中的振动特性研究和故障诊断提供了依据。     

航天伺服超高速涡轮泵转子动力学特性研究

为研究航天伺服系统用小型超高速涡轮泵工作过程中的振动特性,针对涡轮泵的轴系进行转子动力学分析.使用有限元软件ANSYS进行APDL参数化建模仿真的方法,计算了转子的临界转速、模态振型.对转子不平衡质量力在多种分布条件下的动力学响应进行研究,得出轴系最佳响应对应的不平衡质量力分布方式,以及在二阶临界转速下涡轮泵轴系的振动及支承反力控制方法,具有工程应用价值.     

高速旋转状态下齿轮轴系耦合的模态分析

提出了一种用ANSYS分析齿轮轴系耦合模态的新方法,以齿轮箱齿轮转动系统为研究对象,根据转子动力学基本理论和齿轮啮合原理,建立了高速工作状态下转动轴系的有限元动力学模型。模拟某齿轮箱转动轴系实际工况,采用ANSYS中MPC方法对齿轮接触进行解算,得到齿轮低阶固有频率和主振型,并通过与静止状态下分析得到的固有频率进行对比分析,运用此方法可以在传动系统设计时避开齿轮箱啮合工作频率,避免由机械共振造成的整机故障,并为齿轮箱系统故障诊断提供理论支持。     

高速电主轴轴系转子动力学特性分析

针对滚动轴承非线性支承的特点 ,本文应用滚动轴承的拟静力学分析方法 ,结合轴系动力学特性分析的有限元法和模态分析法 ,对以滚动轴承为支承的轴承内圆磨床高速电主轴的轴系转子动力学特性进行了理论分析和试验研究 ,编制了具有实际应用价值的计算机程序 ,实现了以滚动轴承为支承的轴承内圆磨床高速电主轴轴系转子动力学特性设计的计算机分析计算 ,提高了设计精度和可靠性。     

缝纫机旋梭轴转子动力学特性研究

针对缝纫机旋梭轴系高速运行不稳定的问题,计算了旋梭轴系的转子动力学,分析了失稳的原因,对旋梭轴系稳定性进行了理论分析,对旋梭轴转子动力学特性进行了仿真研究。首先,根据缝纫机转子瞬时位置及其受力情况,推导出了转子动力学方程,建立了旋梭轴系动力学分析模型;然后,在ANSYS Workbench软件中对刚性支承下旋梭轴系进行了转子动力学仿真分析,通过模态分析和不平衡响应分析,找到了旋梭轴系在工作转速内失稳的原因;最后,研究了旋梭轴径、支承位置、支承刚度、阻尼系数、轴向预紧力对旋梭轴系稳定性的影响,确定了满足使用工况的旋梭轴系结构和支承刚度范围。研究结果表明：缝纫机工作转速内有1个临界转速,影响了旋梭轴系的稳定性;增大轴径对提升临界转速的效果不明显;增加一个支承点,轴承刚度高于1 000 N/mm,轴套支承刚度高于100 N/mm,阻尼系数小于0.1,轴向预紧力小于100 N;旋梭轴系在工作转速内可以稳定运行。     

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。     

多支承变截面转子轴系模型求解及有限元验证技术

以200WM汽轮发电机组模拟轴系为例,运用模态综合法建立了动力学模型.采用二分法和LU分解法分别获得系统的固有频率和主模态,并采用Nastran软件进行有限元分析验证上述理论和方法的正确性.最后,根据工程实际中出现的激励方式,采用Newmark时间差分法和五点空间差分法联合求解强迫弯曲振动动力学响应,该工作不仅对于这类多支承变截面转子轴系的理论分析具有重要的研究意义,还对其结构优化设计具有十分重要的指导作用.     

基于动力学有限元模型的多跨转子轴系无试重整机动平衡研究*

针对多跨转子轴系现场动平衡需频繁启停机的问题,结合影响系数平衡法和模态振型平衡法特点,提出一种新的基于动力学有限元模型的轴系无试重整机动平衡法。综合转子动力学相关理论和有限元技术,通过仿真构建与轴系结构尺寸和运行参数相符的转子动力学有限元模型。采用柔性转子共振分离原理,分析轴系振型和不平衡振动阶次以确定各跨转子加重平衡平面数和位置,分别在各跨转子平衡位置处施加不平衡激励,获取轴系平衡转速下各振动测点处不平衡响应,计算出相应的加重影响系数,从而取代轴系现场动平衡中需要多次启停机试重测取过程。然后采用最小二乘法通过解平衡矢量方程组得到轴系所需的平衡配重。最后以模拟百万兆瓦超超临界汽轮机的四跨五支承柔性转子轴系试验台为例,应用该方法开展了2 700 r/min转速下轴系四个平面同时配重动平衡试验,单点降幅最高达53%,实现了无试重下柔性转子轴系整机动平衡,可有效减少因盲目试重次数,节省平衡费用和周期。     

基于SolidWorks和COSMOSWorks的磁轴承转子结构模态分析

转子作为旋转机械的核心部件,对其进行精确的动力学分析是获得整个系统动力学特性的关键,而模态分析作为动力学分析的基础,对转子系统的设计、特性的研究以及故障时的分析等尤为重要。运用Solid Works对磁轴承转子部件进行了三维建模并结合Co SMo SWorks在自由与受迫两种不同状态进行了分析与比较,得到了该轴系的固有频率及相对应的振型图。同时考虑了轴承支撑、离心力、电机扭矩对轴系一阶固有频率的影响,意在为进一步分析磁轴承转子系统的动态特性打下坚实基础。     

基于声固耦合算法的贯流式水轮机轴系振动特性研究

水轮发电机组轴系的振动特性对水轮发电机组的设计具有重要意义。应用转子动力学理论,基于声固耦合算法,考虑轴系中转轮周围水体对轴系振动特性影响,建立轴系转轮湿模态计算模型,以本公司正在设计中的某贯流式水轮机轴系为研究对象,对机组旋转轴系的固有振动特性进行动力学计算,得到轴系前12阶模态固有频率及振型图,通过绘制轴系的Campbell图,得到系统的临界转速,分析判断机组轴系发生共振的可能性。     

盘鼓式转子有限元仿真分析

航空发动机普遍采用盘鼓式转子结构。盘鼓式转子中的鼓筒是薄壁壳体结构,其动力学特性直接影响转子系统的动力学行为。基于ANSYS Workbench建立了盘鼓式转子的三维有限元模型,并进行了自由边界条件下盘鼓式转子的模态分析,讨论了鼓筒对盘鼓式转子系统固有特性的影响规律。     

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。     

三轴齿式空压机转子动力特性分析与优化

以转子动力学相关分析理论为基础,针对三轴齿式空压机的转子动力特性进行剖析,考虑API672标准中对转子动力学的相关分析要求,对空压机轴系搭建转子动力学分析模型,并开展机组转子的横向振动分析、转子的稳定性分析及轴系扭转共振分析。考察轴承油膜的刚度和阻尼特性对轴系的动力特性影响,并根据API672标准中的各项指标要求,依据动力学分析理论并结合能量法,对轴系结构进行优化改进,最终得到动力特性良好的齿式空压机转子。     

大型并联立式屏蔽泵的轴系动力响应分析

针对当前对立式屏蔽泵的转子-水润滑轴承的动力学特性研究相对薄弱等问题,以大型并联立式屏蔽泵为研究对象,通过合理的简化,建立了其轴系的三维模型,通过有限单元法对其进行预应力模态分析,并在预应力模态分析的基础上,分别对其进行了谐响应分析、瞬态动力学分析,分析得出了立式屏蔽泵轴系系统的不平衡响应曲线和立式屏蔽泵的轴系系统在不同刚度和阻尼下受到突加激励时的瞬态响应曲线。分析结果表明,虽然立式屏蔽泵轴系系统在受到突加激励力后会出现较大的振动,但是很快都趋于稳定,说明该立式屏蔽泵的轴系系统拥有着较好的动力稳定性。以上的研究结果对立式屏蔽泵的设计和研究具有指导作用。     

基于内燃式压气机曲轴系多体动力学仿真与响应分析研究

通过应用仿真分析软件ADAMS进行模拟,完成了内燃式压气机的运动学及动力学模拟和仿真分析,得到在压气机工作周期运转过程中主要部件如活塞、连杆和曲轴等的运动学及动力学特性参数曲线;应用有限元分析软件ANSYS建立了曲轴系柔性体的有限元模型,并对曲轴系进行模态和静力学分析,探讨和研究了曲轴系在刚性体与柔性体状况下的受力状态,为内燃式压气机的曲轴系进一步优化设计奠定了一定的基础。     

600MW超临界汽轮发电机组低压转子叶片脱落振动特性研究

针对国产600 MW超临界汽轮发电机组低压2转子末级叶片脱落故障问题,开展低压转子叶片脱落对机组轴系振动特性的影响研究。采用有限元法构建轴系动力学模型,进行临界转速与振型分析;通过施加瞬态激励力模拟叶片脱落,建立低压转子叶片脱落瞬态激励模型,开展机组轴系非线性瞬态时域分析,得到工作转速3 000 r/min下轴系叶片脱落和各轴承处振动响应;对比激励前后振动响应,总结低压转子叶片脱落故障对轴系振动的影响规律。研究发现,轴系振型以各跨转子弯曲振型为主,叶片脱落主要影响其所在跨转子的振动特性,且表现为典型的瞬态不平衡振动特性。     

离散时间传递矩阵法在燃气轮机动力学计算中的应用

在处理时变系统,模拟激振力作用转子振动响应时,离散时间传递矩阵法有着十分明显的优势。以燃气轮机为研究对象,建立了燃气轮机低压、高压转子动力学简化模型;推导典型结构单元离散时间传递矩阵,计算转子临界特性;以流体激振和转子热变形两种故障模式为例,引入时变激振力,计算转子异常振动响应。通过实测数据验证,计算结果正确,建模方法、单元离散时间传递矩阵表达式和故障模拟方法可靠,可以直接应用到燃气轮机动力学计算中。     

某航空活塞发动机曲轴振动模态分析

利用ANSYS对某航空活塞发动机曲轴轴系进行模态分析,提取了前5阶模态振型与固有频率,通过试验测试曲轴轴系振动模态并与模拟结果进行比较,为曲轴故障分析、验证和国产化打下了研究基础。     

往复压缩机轴系扭振谐响应分析

往复压缩机是石油化工行业关键的动力设备,轴系动力学特性直接影响压缩机机组运转的可靠性。以某6列往复压缩机为例,利用有限单元法对轴系进行模态和谐响应分析。结果表明:轴系存在弯曲、扭转以及弯扭组合等多种模态振型;扭转共振是轴系动力学特性主要表现形式;轴系扭转共振通常只考虑一阶扭转模态振型,二阶及以上扭转模态可忽略不计。该结论对大型往复压缩机研制及故障诊断有重要的指导作用。     

基于模态综合法的高速数控模拟转台的动力学分析

探讨ANSYS模态综合法及其在高速数控模拟动力学分析中的应用方法,阐述ANSYS模态综合法,分析ANSYS中的子结构以及ANSYS固定界面模态综合法的理论过程,使用Pro/E和ANSYS软件对高速飞行的数控模拟进行建模,并利用ANSYS模态综合法对其进行动力学分析.分析证明,模态综合法对复杂结构在复杂工况下的动力学分析比传统模态分析更接近于现实.