基于ANSYS的六缸压缩机曲轴模态分析及谐响应分析.pdf

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1、2012年第40卷第8期流体机械17文章编号：1005—0329(2012)08—0017—05基于ANSYS的六缸压缩机曲轴模态分析及谐响应分析刘昌领，陈建义，李清平，仇晨。，罗晓兰。(1．中国石油大学(北京)，北京102249；2．中国海洋石油研究总院，北京100027；3．宁波威瑞泰默赛多相流仪器设备有限公司，浙江宁波315806)摘要：曲轴是压缩机的重要零部件之一，扭振破坏是六列以上的压缩机的主要失效形式。扭振破坏的主要影响因素是曲轴的模态。为此，本文针对某六缸压缩机曲轴，通过建立曲轴的振动学方程，利用ANSYS有限元计算方

2、法，对某六缸压缩机曲轴进行八阶模态分析，分析结果表明可通过采取渗氮、滚压处理或加大曲轴过渡圆角半径等措施，达到减小曲轴变形和扭振的目的。另外，通过对曲轴的谐响应分析，计算出曲轴发生共振的频率、共振幅值和共振幅度最大的方位，为曲轴的进一步优化设计提供理论依据。关键词：曲轴；扭振；模态分析；谐响应分析中图分类号：TH457文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1005—0329．2012．08．OO4ModalandHarmonicResponseAnalysisofCrankshaftofaSixCylindersCom

3、pressorbyANSYSLIUChang—ling，CHEN．Jian—yi，LIQing—ping，QIUChen，LUOXiao—lan(1．ChinaUniversityofPetroleum(Beijing)，Beijing102249，China；2．CNOOCResearchInstitute，Beijing100027，China；3．Veritas-MSI(China)Co．，Ltd．，Ningbo315806，China)Abstract：Acrankshaftisoneofthemostimportantpa

4、ilsincompressors．Themaindestructionformofthosethathavingsixormorethansixcylindersistorsionvibration．Forthispurpose，thepapertookthecrankshaftofthecompressorthathavingsixcylin—dersasanexample．Byestablishingthevibrationequationsandusingfiniteelementmethod，thefirst8modalof

5、thecrankshaftwasanalysed，theconclusionshowsthatbytakingthenitfiding，rollinghandlingandincreasingthefilletradiusofthecrankshaft，thepurposeofreducingthedeformationandtorsionalvibrationofthecrankshaftcanbeachieved．Inaddition，bytheharmonicresponseanalysisofit，theresonancef

6、requenciesandamplitudesofthecrankshaft，andthepositionofthemaximumresonanceamplitudewerecalculated．TheyCallprovideatheoreticalbasisforthefuaherdesignoptimizationofthecrankshaft．Keywords：crankshaft；torsionvibration；modalanalysis；harmonicresponseanalysis1前言坏等动力学问题日益凸显。通常情

7、况下，当压缩机的列数等于或超过六列，其主要失效形式是其往复式压缩机广泛应用于石油石化行业，其曲轴的扭振破坏。目前，国内外计算曲轴扭转振安全性关系到整个生产线的正常运转。随着石油动的方法很多，但研究成果主要集中在内燃机轴化工行业生产规模的扩大，超大型压缩机越来越系的扭转振动方面，对往复压缩机轴系仅进行了受到人们的青睐。但是，由此引发的轴系扭振破自由振动的计算，强迫振动的应力分析只能进行收稿日期：2012—03—23基金项目：国家重大专项(20l1ZX05026一O04—01)；国家高科技研究和发展计划(863项目：2012AA09A2

8、05)18FLUIDMACHINERYVo1．40，No．8，2012估算⋯．往复压缩机轴系扭振计算一直是制约压{卜一节点的加速度向量缩机向多列、高转速发展的瓶颈．因此，通过利用因为振动模态是曲轴的固有特性，因此，在曲压缩机曲轴进行振