基于ANSYS的六缸压缩机连杆模态分析及谐响应分析.pdf

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1、机械设计与制造第3期MachineryDesign&Manufacture2013年3月基于ANSYS的六缸压缩机连杆模态分析及谐响应分析刘昌领，罗晓兰(中国石油大学机械与储运工程学院，北京102249)摘要：连杆是压缩机的重要零部件之一，振动破坏是六列以上压缩机零件的主要失效形式。而影响连杆振动的主要因素是连杆的模态。因此针对某六缸压缩机的连杆，通过建立连杆的振动学方程，并利用ANSYS的模态分析方法，对连杆进行模态分析，分析结构表明，通过加大连杆小头孔壁厚，渗氮、滚压处理可达到减小弯曲裂纹的产生的目的。另外，通过对连杆的

2、谐响应分析，计算出连杆发生共振的频率、共振幅值及主振方向，为连杆的结构设计或进一步优化设计提供理论依据。关键词：连杆；振动；模态分析；谐响应分析中图分类号：TH16；TH457文献标识码：A文章编号：1001—3997(2013)03—0026—04TheModalandHarmonicResponseAnalysisofConnectionRodofaSixCylindersCompressorbyANSYSLIUChang—ling，LUOXiao—lan(TheMechanicalandTransportationEn

3、gineeringSchool，ChinaUniversityofPetroleum，Beijing102249，China)Abstract：Aconnectingrodisoneofthemostimportantpartsincompressors．Themaindestructionfoofthosethathavingsixormorethansixcylindersisvibration．Themainfactorthataffectingtheconnectingrod’vibrationisthemodeof

4、it．Forthispurpose，ittooktheconnectingrodofthecompressorthathavingsixcylindersasanexample．Byestablishingthevibrationequationsandusingfiniteelementmethod，themodalofitWaSanalyzed，andtheconclusionshowsthatbyincreca~ingthethicknessofthesmallholeoftheconnectingrod，t~ingt

5、henitriding，rollinghandlingofit，thepurposeofreducingthebendingcracksofitCanbeachieved．Inaddition,，bytheharmonicresponseanalysisofit，theresonancefrequenciesandamplitudesoftheconnectingrod，andthepositionofthemtl,~imumresonanceamplitudewerecalculated．TheyCanprovideath

6、eoreticalbasisforthestructuraldesignandthefurtherdesignoptimizationoftheconnectingrod．KeyWords：ConnectingRod；Vibration；ModalAnalysis；HarmonicResponseAnalysis1引言固有频率和模态振型之间的关系有助于对连杆的结构进行改进。为此，建立压缩机连杆振动微分方程如下[21：连杆是压缩机中重要的零部件之一，随着压缩机的大功率化和高速化，传统上连杆的静态设计方法已不能满足生产需要，[M

7、]{}+[]{XC]{={F}(1)由于振动所引发的弯曲裂纹、疲劳断裂、振动剧烈等导致结构破式中：{F}一连杆整体节点载荷列向量；[]一质量矩阵；[K]一刚坏等问题时有发生，而模态分析和谐响应分析能够方便地了解结度矩阵；[c]一阻尼矩阵；{X}、{}、{}一节点的位移向量、构的振动情况和薄弱环节，能为结构的优化设计和加工工艺的设速度向量和加速度向量。计提供技术指导。因此研究连杆的动态特性已成为现代连杆设计表1连杆的主要几何参数的重要环节，越来越受到设计人员的青睐。通过利用压缩机连杆Tab．1TheMainParameters

8、oftheConnectingRod进行振动模态分析和谐响应分析的方法，揭示六列及以上压缩机名称参数连杆发牛扭转振动破坏的原因具有重要意义。连杆大头子L直径连杆小头孑L直径2预应力的模态分析连杆宽度2．1振动学方程中心距根据热力学动力学计算得到连杆的主要参数，如表1所示。因为振动模态是连杆