發(fā)布時(shí)間：2017-09-15 19:36

  本文關(guān)鍵詞：6HS-E對稱全平衡高轉(zhuǎn)速曲軸扭振分析研究

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【摘要】：隨著現(xiàn)代工業(yè)的進(jìn)程,壓縮機(jī)向著大型多列的方向發(fā)展,在對壓縮機(jī)的性能要求越來越高的同時(shí),必須保證它的可靠性和經(jīng)濟(jì)性滿足更高的要求。曲軸作為壓縮機(jī)核心部件,它不僅運(yùn)行速度快,所受隨周期變化的載荷也是相對來說最復(fù)雜的,因此最容易出現(xiàn)燒瓦或松動(dòng)錯(cuò)位等現(xiàn)象,嚴(yán)重的甚至發(fā)生斷軸引起生產(chǎn)事故,因此曲軸的工作狀態(tài)和使用壽命直接影響整機(jī)性能,同時(shí)決定整機(jī)的可靠性。本文以某6列對稱全平衡高轉(zhuǎn)速曲軸為研究對象,對該曲軸軸系進(jìn)行扭振分析研究。首先,借助PRO/E參數(shù)化三維建模軟件,按實(shí)際圖紙尺寸建立6HS-E壓縮機(jī)軸系全部部件的有限元分析三維模型,并通過建立的與ANSYS Workbench之間的接口導(dǎo)入到不同仿真的仿真模塊中,建立后續(xù)分析的有限元模型。其次利用熱-動(dòng)力計(jì)算平臺,獲取施加在曲軸曲柄銷上的綜合活塞力、諧波載荷及電機(jī)轉(zhuǎn)子承受的扭轉(zhuǎn)力矩等外部激勵(lì)載荷,并將所受載荷的相對坐標(biāo)按照角度關(guān)系利用MATLAB解析軟件轉(zhuǎn)換成分析部件受力的絕對坐標(biāo),施加在壓縮機(jī)曲軸曲柄銷的圓周上并設(shè)置其他邊界條件。然后采用有限單元法對曲軸進(jìn)行了靜強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度分析,其中為還原真實(shí)工況,將綜合活塞力以載荷步方式添加到曲軸響應(yīng)的曲柄銷上,獲得位移、應(yīng)力、應(yīng)變等響應(yīng)。并通過比較得出這種方法較傳統(tǒng)分析方法的優(yōu)化之處。接著對軸系進(jìn)行模態(tài)分析即求解模型系統(tǒng)的自振特性,求出系統(tǒng)的固有頻率及相應(yīng)頻率下的振型和相對振幅。最后對軸系進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析即諧響應(yīng)分析。分別在工作轉(zhuǎn)速(定轉(zhuǎn)速)和變轉(zhuǎn)速條件下,研究不同諧次的簡諧載荷對軸系節(jié)點(diǎn)應(yīng)力、振幅等參數(shù)的影響,判斷諧頻載荷對軸系扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的影響。通過對高轉(zhuǎn)速全平衡曲軸扭振的分析研究發(fā)現(xiàn),全平衡機(jī)架相較于對稱式的機(jī)架響應(yīng)幅值小,安全系數(shù)大。在大型往復(fù)式壓縮機(jī)軸系各種彎曲、扭轉(zhuǎn)以及彎扭組合等多種振動(dòng)模態(tài)中,只有扭轉(zhuǎn)可能出現(xiàn)共振現(xiàn)象,軸系的各種彎曲、橫向共振在軸系動(dòng)力學(xué)分析中不需要考慮。諧響應(yīng)分析可得到測點(diǎn)的幅頻特性曲線,進(jìn)而觀察各個(gè)測點(diǎn)的變化規(guī)律。本文的研究成果可以為曲軸扭振分析提供理論依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：全平衡高轉(zhuǎn)速曲軸 扭轉(zhuǎn)振動(dòng)分析 靜力學(xué)分析 動(dòng)力學(xué)分析
【學(xué)位授予單位】：沈陽理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TH45
【目錄】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-13
• 第1章 緒論13-21
• 1.1 論文選題的背景及意義13-14
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-16
• 1.2.1 往復(fù)式壓縮機(jī)的研發(fā)現(xiàn)狀14-15
• 1.2.2 曲軸扭振分析仿真研究現(xiàn)狀15
• 1.2.3 曲軸軸系振動(dòng)分析試驗(yàn)研究現(xiàn)狀15-16
• 1.3 曲軸扭振分析的意義16
• 1.4 扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的基本概念16-19
• 1.4.1 扭振現(xiàn)象16-17
• 1.4.2 扭振危害17-18
• 1.4.3 扭振產(chǎn)生的原因18
• 1.4.4 扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的特點(diǎn)18-19
• 1.5 本文研究的內(nèi)容及方法19-21
• 第2章 曲軸扭振分析理論基礎(chǔ)21-31
• 2.1 全平衡壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)介紹21-22
• 2.2 往復(fù)壓縮機(jī)列的作用力分析22-23
• 2.3 軸系扭振求解方法的選擇23-24
• 2.4 有限單元法24-28
• 2.5 有限元分析軟件的選擇28-31
• 第3章 往復(fù)式壓縮機(jī)軸系靜力學(xué)分析31-50
• 3.1 引言31-32
• 3.2 曲軸靜力學(xué)分析模型的構(gòu)建及導(dǎo)入32-33
• 3.3 定義材料屬性及劃分網(wǎng)格33-35
• 3.4 靜力學(xué)分析邊界條件的確立35-42
• 3.4.1 部件間接觸形式的設(shè)定35-36
• 3.4.2 曲軸載荷及位移約束的施加36-37
• 3.4.3 曲軸載荷計(jì)算37-38
• 3.4.4 曲軸載荷的加載38-42
• 3.5 靜力學(xué)分析結(jié)論42-48
• 3.5.1 曲軸等效應(yīng)力計(jì)算結(jié)果42-44
• 3.5.2 與對稱結(jié)構(gòu)應(yīng)力結(jié)果比較44-45
• 3.5.3 曲軸的強(qiáng)度分析45-46
• 3.5.4 曲軸疲勞強(qiáng)度分析46-48
• 3.6 本章小節(jié)48-50
• 第4章 往復(fù)式壓縮機(jī)軸系模態(tài)分析50-60
• 4.1 引言50-51
• 4.2 模態(tài)分析理論基礎(chǔ)51-52
• 4.3 曲軸系統(tǒng)的模態(tài)分析52-58
• 4.3.1 曲軸系統(tǒng)模態(tài)分析模型的建立及邊界條件的確定52-53
• 4.3.2 ANASYS Workbench中模態(tài)分析模塊的應(yīng)用53
• 4.3.3 曲軸模態(tài)分析結(jié)果53-57
• 4.3.4 軸系額定轉(zhuǎn)速下的共振分析57-58
• 4.4 本章小結(jié)58-60
• 第5章 往復(fù)式壓縮機(jī)曲軸動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析60-78
• 5.1 動(dòng)力學(xué)分析理論基礎(chǔ)60-61
• 5.2 軸系諧響應(yīng)分析61-66
• 5.2.1 軸系諧響應(yīng)分析理論方法61-62
• 5.2.2 曲軸軸系有限元模型的建立及網(wǎng)格劃分62
• 5.2.3 曲軸軸系約束及諧頻載荷的施加62-64
• 5.2.4 軸系諧頻與穩(wěn)態(tài)載荷的分離64-65
• 5.2.5 軸系諧頻載荷的確定65-66
• 5.3 諧響應(yīng)分析結(jié)果66-77
• 5.3.1 同轉(zhuǎn)速下軸系不同諧次載荷對軸系動(dòng)態(tài)響應(yīng)的影響規(guī)律66-75
• 5.3.2 變轉(zhuǎn)速下軸系不同諧次載荷對軸系動(dòng)態(tài)響應(yīng)的影響規(guī)律75-77
• 5.4 本章小結(jié)77-78
• 結(jié)論78-81
• 參考文獻(xiàn)81-85
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文和獲得的科研成果85-86
• 致謝86-87

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2 張雨薇;6HS-E對稱全平衡高轉(zhuǎn)速曲軸扭振分析研究[D];沈陽理工大學(xué);2016年

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本文編號：858489