往复压缩机曲轴变工况条件下有限元分析
往复压缩机曲轴强度分析
往复压缩机曲轴强度分析王琼;秦志坚;屈宗长;马晓红【摘要】基于热动力计算的结果,通过利用Ansys建立轴系的三维模型,对整体曲轴进行了应力计算,得到了危险节点处的应力变化曲线以及在载荷变化周期内的最大应力幅值,最后校核了静强度和疲劳强度.结果表明设计工况下该轴系的强度符合设计规范要求,同时为同类型压缩机曲轴设计提供了理论依据.【期刊名称】《压缩机技术》【年(卷),期】2014(000)004【总页数】5页(P10-14)【关键词】有限元分析;应力;曲轴强度;往复压缩机【作者】王琼;秦志坚;屈宗长;马晓红【作者单位】西安交通大学能源与动力工程学院压缩机研究所,陕西西安710049;西安交通大学能源与动力工程学院压缩机研究所,陕西西安710049;西安交通大学能源与动力工程学院压缩机研究所,陕西西安710049;吉林油田勘察设计院工艺室,吉林松原138000【正文语种】中文【中图分类】TH4571 引言在石油、化工生产中，在利用管道输送气体时，常采用压缩机增压，以克服流动过程中的管道阻力，当输送压力较高时，高压大型往复系列就是首选。
大型往复活塞压缩机曲轴受力情况复杂，4列以上时可能伴有扭转振动的附加应力；曲轴形状复杂，在承受载荷时，各断面突变处、油孔处均能造成应力集中。
在交变的弯曲和扭转负荷下，这些应力集中处可能出现疲劳裂纹，甚而导致曲轴破坏，使得工业生产中断，造成严重的经济损失和安全事故。
所以曲轴的应力计算和强度分析成为压缩机设计过程中至关重要的一道程序。
利用有限元分析软件对机器零部件进行强度分析是现代机械制造技术的一个重要手段。
分析零部件在一定载荷作用下的应力、应变，可以预知零部件是否满足强度要求，从而保证其可靠性。
本文以4M12-2.5/250超临界CO2往复压缩机为研究对象，通过建立轴系有限元分析模型，对曲轴的强度进行了详细分析，并结合材料力学，运用Ansys分析软件，分析校核了该轴系的力学强度，检测了轴系的安全可靠性，也为其它往复压缩机的曲轴强度分析提供参考。
发动机曲轴有限元模态分析方法研究
发动机曲轴有限元模态分析方法研究高波;彭永旗【摘要】为了研究有限元模态分析法及分析曲轴的振动特性对发动机产生的不良影响,利用CATIA建立曲轴的实体模型,并用Hypermesh建立曲轴的有限元模型,并基于有限元理论,对曲轴进行自由模态分析,获得曲轴的前10阶固有频率和振型,通过分析,为曲轴的动态特性研究、优化设计及振动控制提供参考依据.【期刊名称】《汽车实用技术》【年(卷),期】2017(000)008【总页数】3页(P3-4,14)【关键词】曲轴;有限元;模态分析【作者】高波;彭永旗【作者单位】长安大学汽车学院,陕西西安 710064;长安大学汽车学院,陕西西安710064【正文语种】中文【中图分类】U464CLC NO.:U464 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)08-03-03曲轴是汽车发动机中最重要的也是最易损坏的部件之一。
曲轴在工作中承受着气缸内周期性载荷的作用，并对外输出扭矩，因此承受交变的拉伸，压缩，弯曲和扭转的复合应力，同时还有振动，由于曲轴自身具有一定的固有振动频率，曲轴在这些力的作用下工作，当激振频率与其自身的固有振动频率相同时，就有可能在发动机的工作范围内产生强烈的共振现象，从而导致曲轴过早地出现扭转疲劳破坏和弯曲疲劳破坏，甚至可能造成曲轴断裂[1]。
所以，有必要对曲轴进行动态特性及响应分析的研究[2]。
常用的方法是通过理论求解曲轴的各阶模态参数的有限元分析法。
本文以四缸发动机曲轴为例，利用CATIA软件及Hypermesh软件相结合，采用有限元分析法进行曲轴的自由模态分析。
对曲轴进行自由模态分析可以确定曲轴的固有频率和振型。
曲轴的固有频率和振型是曲轴结构设计中的重要参数[3]。
根据振动理论和有限元理论，对于多自由度系统，将所有自由度对应的位移用向量表示，则其振动微分方程为：式中：[M]为系统质量矩阵；[c]为阻尼矩阵；[k]为刚度矩阵；{F(t)}为输入力向量；分别为系统节点位移向量、速度向量和加速度向量。
往复压缩机曲轴转动惯量和扭转刚度的有限元计算
２ 压缩机 曲轴 的离散
边 轴 段 的转 动 惯 量 分配 得 到 。
２４。 瓣
２０１７年 ０６期（总第 ２６６期）麓
便 用 维 修
， 』【ｆ，Ｉ ＩＩｆ， ｆｊ ，¨Ｉ，“ｆ，
和扭 转 刚 度 的有 限元 计 算过 程 。
目。２个 集 中质 量 之 间 的等 效 扭 转 弹 簧 刚度 即 为该
曲 轴 段 的扭 转 刚 度 ，集 中 质 量 的 转 动惯 量 亦 由两
Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ Ｍ ｏｍ ｅｎｔ ｏｆ Ｉｎｅｒｔｉａ ａｎｄ Ｔｏｒｓｉｏｎａｌ Ｓｔｉｆｎｅｓｓ ｏｆ Ｒｅｃｉｐｒｏｃａｔｉｎｇ Ｃｏｍ ｐｒｅｓｓｏｒ Ｃｒａｎｋｓｈａｆｔ ｂｙ Ｆｉｎｉｔｅ Ｅｌｅｍ ｅｎｔ Ａｎａｌｙｓｉｓ
ＬＩ Ｐｅｎｇ ．ＺｔｔＡＯ Ｗ ｅｎ—ｘｉｏｎｇ’，ＣＡＩ Ｂｉｎ—ｐｅｎｇ ，ＹＡＮＧ Ｊｉｎ ，ＸＵ Ｙｉ—ｇｕｉ （Ｉ．ＣＮＰＣ Ｊｉｃｈａｉ Ｐｏｗｅｒ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｃｏｍｐａｎｙ Ｃｈｅｎｇｄｕ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ Ｐｌａｎｔ，Ｃｈｅｎｇｄｕ ６ １ ０ １ ００，Ｃｈｉｎａ；２．Ｎｏ．４ Ｇａｓ Ｐｌａｎｔ．ＰｅｔｒｎＣｈｉｎａ Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ Ｏｉｌｆ ｉｅｈｌ Ｂｒａｎｃｈ，Ｗｕｓｈｅｎｑｉ ０１７３００．Ｃｈｉｎａ；３．Ｚｈｏｎｇ－ｊｉａ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ Ｐａｃｋａｇｅｓ ａｎｔｉ Ｐｉｐｉｎｇ Ｌｔｄ． Ｃａｌｇａｒｙ，Ｃａｎａｄａ）
往复式压缩机气缸多轴应变疲劳有限元分析
往复式压缩机气缸多轴应变疲劳【摘 要】考依据。
【关键词】一、前言参考。
）分析模型。
该模型含有1/4气缸体、气阀、压阀罩、阀孔盖板及压紧螺栓，由三维实体有限单元表示，单元网格边长小至0.2mm（见图3），圆角半径值严格按照气缸几何模型中的值进行模拟（在FEA模型中还使用了另一增大的圆角半径值来研究其影响）。
节点（平均）应力和单元（非平均）应力之差小于5%验证了有限元细化网格的有效性。
图2 1/4气缸有限元分析模型图3 气缸阀腔底部圆角局部应力集中区域的有限元网格细化2.载荷和边界条件FEA分析模型上的载荷包括了气阀两侧的气体通道压力，工作压力和气阀盖板压紧螺栓的预紧力（预紧应力和相应的螺栓有效拉伸面积相乘）。
在边界条件设置上，对有限元模型中3个相互垂直的边界面分别用对称平面约束条件，并同时选取固定节点以防止模型在3个坐标方向上的刚性移动。
3.材料特性气缸材料为双线性类型并服从V on Mises屈服准则。
4.有限元应力分析结果通过对阀腔底部圆角半径(r)和盖板压紧螺栓预紧力（F pre）的不同值进行组合可以建立不同的有限元分析模型，一般分为两步进行运算。
其中，第一步是计算气缸在盖板压紧螺栓预紧力作用下的应力，以及每个压紧螺栓的拉伸位移量。
第二步是使用压紧螺栓的拉伸位移量作为约束载荷，并考虑气阀两侧气体压力（高/低和高/高）的工况载荷，计算气缸应力分布，特别是在阀腔底部圆角区域的局部集中应力分布。
图4~图7 显示了在阀腔底部圆角半径r为0.381mm，螺栓预紧载荷为310.2 MPa时的气缸应力和变形计算结果。
图4 气缸的VonMises应力分布图5 气缸发生的变形图6 气缸在气阀两侧气体合力（高/低）作用下产生的V onMi s e应力分布图7 气缸在气阀两侧气体合力（高/低）作用下发生的变形三、多轴应变疲劳分析疲劳失效是机械部件承受交变循环载荷时主要失效形式之一，通常使用应力－寿命法或应变－寿命法进行分析。
往复压缩机曲轴转动惯量和扭转刚度的有限元计算
往复压缩机曲轴转动惯量和扭转刚度的有限元计算李鹏;赵文雄;蔡斌鹏;杨金;徐宜桂【摘要】以某国产往复压缩机的曲轴为例,说明了使用有限元分析方法计算曲轴转动惯量和扭转刚度的过程.计算过程规范,计算结果准确,避免了使用经验公式或近似计算带来的计算误差,为准确预测往复压缩机组的扭振固有频率和动态扭振响应,实施有效的扭振控制措施,避免机组扭振共振提供了技术保证.%In this paper, the process is illustrated of calculating moment of inertia and torsional stiffness of a domestic reciprocating compressor crankshaft by FEA. The calculation error caused by using empirical formula or approximate calculation was avoided by this precise process. It provided technical support for effective torsional vibration control measures to avoid torsional vibration by ac-curate prediction of torsional natural frequency and dynamic torsional vibration response of reciprocating compressors.【期刊名称】《压缩机技术》【年(卷),期】2017(000)006【总页数】4页(P24-27)【关键词】曲轴;转动惯量;扭转刚度;有限元法【作者】李鹏;赵文雄;蔡斌鹏;杨金;徐宜桂【作者单位】中国石油集团济柴动力总厂成都压缩机厂,四川成都 610100;中国石油集团济柴动力总厂成都压缩机厂,四川成都 610100;中国石油长庆油田分公司第四采气厂,内蒙古乌审旗,017300;中国石油集团济柴动力总厂成都压缩机厂,四川成都 610100;加拿大中加压缩机撬及管道工程公司,卡尔加里加拿大【正文语种】中文【中图分类】TH457往复压缩机组扭振分析是保证机组安全运行的一项重要分析工作。
有限元方法在往复压缩机受力分析中的应用
Ｐ ｏ Ｃｈｅｍ备 术，１，（ ・３ 石ｒ化 设ｃａｌＥｑｕｉ０ｎｔ２ｃｈｎｏｌｇｙ 油 工 ｉ 技 ２ １ ｅ ）４・ ３１ ｏ ｅ ｔ ｐｍ ｅ Ｔ
有 限 元 方 法 在 往 复 压 缩 机 受 力 分 析
中 的 应 用
苏 志 忠 ， 峰 ， 建 业 ， 选 民 陈 刘 周
第 ３ ２卷第 １ 期
苏 志 忠 等 ．有 限元 方 法 在往 复 压 缩 机 应 力 分 析 中 的应 用
一
往复 惯 性 力
自动 划 分 网 格 方 式 ， 塞 得 到 １ ９ 个 节 点 ， 活 ５３ １ ７
７ ３个单 元 ， ２ 十字 头得 到 ２ ９ １４ ５个节 点 ，１１ ６个 １ ２ 单元 ， 网格 划分 疏密 得 当 ， 本上 满足 有 限元 分 析 基 的要 求嘲 。活 塞 和 十 字 头 的 网 格 划 分 如 图 ５所
塞 力 以及 侧 向力 与 曲柄 角 ａ的关 系 ， 出最 大 活 求 塞力 ， 并绘 制 出 Ｎ— ａ图。受 力 分 析 的 计 算 参 数
见表 １ 。
收 稿 Ｅ 期 ： ０ ０ ０ — ７ ｔ ２ １ —４ ２ 。
作 者 简 介 ： 志 忠 ， ， ０ ９年 毕 业 于 新 疆 大 学 机 械 工 程 学 苏 男 ２０
１ 往 复 式 压 缩 机 的 受 力 分 析
压缩 机正 常运 转 时 ， 生 的作 用 力 主 要 有 三 产
类：
（ ）气 体 压力所 造 成 的作 用 力—— 气 体力 ； １
（ ）曲轴 连 杆 机 构 运 动 时 产 生 的惯 性 力 ， ２ 包 括往 复惯 性力 和旋 转惯 性 力 ； （ ）接 触 表 面 相 对 运 动 表 面 间 产 生 的 摩 擦 ３
2000kN压力机曲轴有限元分析
2000kN压力机曲轴有限元分析申建磊;江宝明;李杏;刘杰;朱从武【摘要】曲轴作为机械压力机的关键零部件,承受周期性的冲击载荷,其受力分析是压力机设计中的一个重要环节.本文对某公称力为2000kN压力机的曲轴进行了三维实体有限元建模,分析曲轴在公称力冲击下的应力分布,并将分析结果与许用应力进行比较,为压力机曲轴的优化设计提供了有价值的理论依据.%The three-dimensional solid finite element model has been established to the crankshaftof presswith 2000KNnominal force in the text.The stress distribution of the crankshaft under the impact of nominal force has been analyzed.The analyzing result has been compared with the allowable stress,which provides valuable theoretical reference for optimized design of crankshaft forpress.【期刊名称】《锻压装备与制造技术》【年(卷),期】2017(052)005【总页数】3页(P7-9)【关键词】压力机;曲轴;有限元;应力分析;模态分析【作者】申建磊;江宝明;李杏;刘杰;朱从武【作者单位】扬州锻压机床股份有限公司,江苏扬州225128;扬州锻压机床股份有限公司,江苏扬州225128;扬州锻压机床股份有限公司,江苏扬州225128;扬州锻压机床股份有限公司,江苏扬州225128;扬州锻压机床股份有限公司,江苏扬州225128【正文语种】中文【中图分类】TG315.5曲轴是压力机传递运动和动力的重要零件，它通过曲柄连杆机构将电机的旋转运动转化为滑块和模具上模的往复运动。
高压往复泵曲轴强度的有限元分析
2010年第1期总第227期中国农机化Chi nese Agr icult uralM echaniza ti onNo .1,2010TotalNo .227收稿日期:2009年4月23日 修回日期:2009年6月19日*基金项目:国家自然科学基金项目(50875118);兰州理工大学优秀青年教师资助项目彭斌,男,1976年生,新疆伊宁人,博士,兰州理工大学教师;研究方向为现代设计方法和涡旋机械。
张洪生,男,1962年生,甘肃武威人,兰州理工大学高级工程师、硕导;研究方向为石油矿产机械。
赵荣珍,女,1960年生,山东枣庄人,博士,兰州理工大学教授、博导;研究方向为故障诊断。
张力,女,1965年生,甘肃兰州人,兰州理工大学高级工程师、硕导;研究方向为石油矿产机械。
高压往复泵曲轴强度的有限元分析*彭斌1,2,张洪生1,2,赵荣珍1,2,张力1,2(1.兰州理工大学数字制造技术与应用省部共建教育部重点实验室,兰州市,730050;2.兰州理工大学机电工程学院,兰州市,730050)摘要:为了提升高压往复泵的设计开发水平,以三缸单作用高压往复泵为研究对象,通过对各机构的运动分析和部件的受力计算,得到了曲轴的载荷变化规律。
在P ro/E 中建立了曲轴的三维实体模型,采用有限元方法对三种危险工况下的曲轴强度分别进行了应力分析,获得了最大主应力、最小主应力和M ises 应力在曲轴上的分布规律,详细分析了各应力产生的原因及对曲轴强度的影响,有限元分析计算的结果为高压往复泵曲轴的设计研发提供了理论依据和技术支持。
关键词:往复泵;曲轴;强度;有限元分析中图分类号:T H 32 文献标识码:A do:i 10.3969/.j issn .1006-7205.2010.01.017彭斌,张洪生,赵荣珍,张力.高压往复泵曲轴强度的有限元分析[J].中国农机化,2010,(1):70~74PENG B i n ,Z HA NG Hong-sheng ,Z HAO R o ng-zhen ,Z HANG L.i FE M of hi gh press u re reciprocati ng pu m p cranksha ft i ntensi 2ty [J].Chi nese Agr icu lt ura lM echan i zati on ,2010,(1):70~740 引言近年来,高压往复泵的应用范围越来越广,为了适应各种不同的工作条件,泵的结构、材料和制造工艺等方面都发生了很大的变化,性能也需要进一步提高。
利用有限元分析法对曲轴强度分析的研究
利用有限元分析法对曲轴强度分析的研究作者：纪士鑫来源：《电脑知识与技术》2017年第13期摘要：在现代汽车发动机设计中，多采用有限元分析法对各零部件强度进行分析研究，该文以对曲轴强度计算为例，就如何利用相关软件进行有限元分析的过程进行说明。
意在使大家能够掌握这种现代化的分析方法，使得研究过程做到事半功倍。
关键词：有限元分析；曲轴强度；疲劳强度中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2017）13-0208-02在现代发动机设计研究中，为了缩减设计周期和研究成本，常采用有限元分析法对发动机各零部件进行强度计算。
基本流程是，先利用CATIA软件进行零部件的三维实体建模，再利用ANSYS软件进行零部件的有限元分析。
下面笔者将以某发动机曲轴强度的分析来说明如何利用相关软件进行分析的整个流程。
1建立三维实体模型1.1CATIA软件简介CATIA（Computer Aided Tri-Dimensional Interface Applica-don）软件是一款CAD/CAE/CAM一体化软件，以其强大的曲面设计开发功能著称于设计领域。
本文就是以该软件进行曲轴曲面模型的建立。
1.2曲轴实体模型建立模型建立过程如下：1）启动CATIA软件，选择开始一机械设计一零件设计，选择“part”设计模式。
2）以YZ平面为基准新建草图，完成曲轴前端以及第一主轴颈的草图绘制，退出草图并选择“回转体”命令，之后完成键槽的绘制。
3）以第一主轴颈末端平面为基准新建草图，画出第一曲拐曲柄及平衡重的草图，退出草图后选择“凸台”命令，完成对草图的拉伸。
4）以第一曲拐曲柄的末端平面为基准新建草图，画出第一个连杆轴颈的草图，退出草图后选择“凸台”命令，完成对草图的拉伸。
5）同理，完成第二主轴颈、第三主轴颈、第二连杆轴颈和第二、第三、第四曲柄的绘制。
6）选择对称面后进行“镜像”命令，完成其余主轴颈、连杆轴颈和曲柄的绘制。
往复式活塞压缩机连杆有限元分析
往复式活塞压缩机连杆有限元分析胡浩杰【摘要】往复式活塞压缩机连杆有限元分析,是利用相关的有限元软件对往复式活塞压缩机连杆进行相关分析,然后根据相关的数据分析连杆最大拉伸和压缩实际工作情况进行相关的应力分布设想,然后确定可能危险截面的具体位置,并且会对连杆的拉伸及压缩程度进行检验及核对,在连杆瞬时间状态研究出来最大拉伸或者压缩荷载的可能程度.这种往复式活塞压缩机连杆有限元分析为压缩机连杆使用周期寿命的研究提供了依据及基础.【期刊名称】《化工设计通讯》【年(卷),期】2018(044)011【总页数】1页(P97)【关键词】往复式活塞压缩机连杆;分析;压力【作者】胡浩杰【作者单位】上海大隆机器厂有限公司,上海 200431【正文语种】中文【中图分类】TH451 有限元几何模型的建立1.1 假设相关条件在进行往复式活塞压缩机连杆建立时候，需要考虑到连杆本身是几种零件构成。
为了能够准确地往复式活塞压缩机连杆的结构特点进行有限元分析，根据有限元进行计算，需要做好基础准备工作，要考虑到计算工程量，求得最后结果的耗费时间以及相关的准确度。
1.2 网格的划分往复式活塞压缩机连杆的所有零件构成包括：往复式活塞压缩机连杆体、连杆盖帽、连杆螺栓、轴瓦和衬套，所以在有限元分析中为了方便荷载和约束的有效施加，就在分析的模型中通常会加入两部分：一部分是活塞销，另一部分是曲柄销，这两部分的作用是为了省去过去传统中往复式活塞压缩机连杆计算中对压力的分布情况和在圆角处分布的处理，这两部分处理在计算中通常会很麻烦，减少了计算难度，并且会在计算中可以矫正由于边界值情况以及荷载均匀分布的假设带来的偏差。
1.3 进行约束设置在往复式活塞压缩机连杆每个零件建立相互之间的连接关系时候，连接对一共会有七对，分别会是：衬套和十字头销部位连接对、轴瓦部分与曲轴销连接对、连杆杆体与连杆盖帽连接对、连杆杆体与螺栓和螺母连接对。
这所有的连接关系都是法向“硬”性接触，所以切向都会采用有摩擦系数的罚函数算法。
1500kN大型往复压缩机连杆有限元分析
1500kN大型往复压缩机连杆有限元分析马瑞红;刘守信;王刚;牟宪城【摘要】Connecting rod is one of the key parts for reciprocating compressor, which endures instantaneous change of load. Whether meeting the requirements of strength and stiffness, it will restrict the compressor operating safely and reliably. Finite element analysis software ANSYS is applied in the development of 1500kN large type compressor units to analyze the force of connecting rod under different conditions and to carry out strength check, which will be the foundation for further development and research.%连杆是往复压缩机关键零部件之一，承受着瞬间变化的负载，能否满足强度、刚度等要求，制约着压缩机能否安全可靠运行。
将有限元分析软件ANSYS应用于1500kN大型压缩机组开发过程中，分析了连杆在不同工况下的受力情况并进行了强度校核，为进一步开发和研究奠定基础。
【期刊名称】《压缩机技术》【年(卷),期】2016(000)001【总页数】5页(P22-26)【关键词】连杆;强度;刚度;有限元分析【作者】马瑞红;刘守信;王刚;牟宪城【作者单位】沈阳鼓风机集团股份有限公司，辽宁沈阳 110869;沈阳鼓风机集团股份有限公司，辽宁沈阳 110869;沈阳鼓风机集团股份有限公司，辽宁沈阳110869;沈阳鼓风机集团股份有限公司，辽宁沈阳 110869【正文语种】中文【中图分类】TH4571500 kN大型往复压缩机由机身、曲轴、连杆、十字头、接筒、气缸、活塞等部件组成，其结构尺寸庞大、几何形状复杂，在工作过程中，承受非稳态交变气体力、活塞力、惯性力等。
压缩机曲轴的有限元分析
和扭 转应 力 ， 能引起 曲轴疲 劳失 效 ， 一旦 曲轴失 可 而
ＭＰ ， ａ弹性 模 量 为 ２６Ｇ ａ 泊松 比为 ０３ 曲轴 主轴 ０ Ｐ ， ．，
颈为 ６ ｍ， ５ｍ 全长为 ３３ｍ ０ ｍ。首先利用 Ｕ Ｇ软件建 立 曲轴 的实 体模 型 ， 后 导 入 到 Ａ Ｓ Ｓ软 件 中 ， 然 ＮＹ 网
摘
要： 曲轴 是往复活塞压缩机 重要的零件之一 。对其进 行静 力分析 和模 态分析 是十 分 必要 的。利 用
Ｕ Ｇ软件建立 曲轴 的实体模 型 ， 然后 导入 Ａ Ｓ Ｓ进行 静 力分析 ， 到其应 力分布 云 图和 变形分布 云 图， ＮＹ 得 满足 强度和刚度要 求。利用 Ａ Ｓ Ｓ对 曲轴进 行模 态分 析 ， 用 Ｂ Ｏ Ｋ Ｌ Ｎ Ｚ Ｓ方 法进 行模 态计 算 ， ＮＹ 利 Ｌ Ｃ Ａ Ｃ Ｏ 得 到曲轴的前 ６阶 固有频 率及 其对应 的振 型 ， 曲轴 的设 计、 对 制造及 维修 有理论指导 意义。 关键 词 ： 曲轴 ； Ｎ Ｙ Ａ Ｓ Ｓ软件 ； 静力 分析 ； 态分析 模
义。
２ 曲轴的静 力学 分析
２ １ 有 限 元模型 的建 立 。
曲轴的制造材料为 ４ ＣＭ ， ２ ｒ ｏ 其屈服极 限为 ９ ０ ３
图 １ 曲轴 的有限元模型
２ ２ 载 荷 的施加 。
收稿 日期 ：０ ８一叭 一１ ２０ ５
曲拐与连杆瓦 的接触处为非均布载荷 ， 假设作
往复式压缩机管线振动数值分析
２ １ 管 系固有频 率分析 ． 管 道系统 是 一个 弹 性 连 续 体 ， 其结 构 往往 比 较 复杂 ， 要得 到 其 精 确解 有 很 大 困难 。根 据 振 动
理论 ， 一个 机械 系 统 的多 自由度 振 动方 程 可 用 矩
长。
１２倍 的引 ．
起管 系 的共振 ， 般 要 求 在设 计 时避 开前 ３阶 的 一 共振 频率 ， 振 区前 ３阶共振 频率 如表 ２所示 。 共
表 ２ 共 振 区 激 发 频 率
频率（ ｚ ｆ １ １． Ｉ ２ ３． １３６ ０ ） ６８ ３６ ５ Ｘ １．～ ２．～ ３．～ ． ２ ４ ４
气缸 时 ｍ＝２ Ⅳ— — 曲轴转 数 ， ｍｉ ｒ ｎ ／
当压缩 机 的转 速 为 ４ ０／ ｎ 压缩 机 气 缸 为 ２ ｒｍｉ ， 双 作用 ｍ ＝ ２时 ， 由式 （ ） ３ 得 ＝１ 。 ４
当管 系的激 发频率 落 在 固有 频率 附近 时引起 结构 共 振 ， 程 中一 般 认 为 激 发频 率 （ ） ０ ８ 工 的 ．
ｆ ２＝０ ７ 手 ．５
‘ ，
（） ５
管 系的 材 料 属 性 ： 度 Ｐ＝７５ ｋ／ 弹性 模 量 密 ８０ ｇｍ ， Ｅ＝ ． ２ ０×１ ａ泊 松 比 ＝０ ３ 许 用 应 力 ［ ］ ０ＭＰ ， ．， ＝１４ ａ对 图 １ 系结 构建 立 模 型并 进 行 有 限 １ＭＰ ， 管
ｑ ｅ ｃ ａｌ ｅ ｒ ｈ ａ ｕ ａ ｅ ｕ ｎ ｙ ｅ ｓ ｎ ｎ ｅｗａ ａ ｓ ｄ ｉ ｅｐ ｐ ｌ ｅ ｓｒ ｃｕ ｅ ｎ ｅ ｄｆ ｒ ｎ ａ ｉ ｇ ｍｅ ｓ ｒｓ ｗ ｒ ｕ ｎ ｙ ｆ ｓｎ ａ ｅ ｎ ｔ ｒ ｆ ｑ ｅ ｃ ，ｒ ｏ ａ ｃ ｓ ｃ ｕ ｅ ｎ ｔ ｉｅ ｉ ｔｕ ｔ ｒ ，ａ ｄ ｔ ｉ ｅ ｔ ｍｐ ｎ ａ ｕ ｅ ｅ ｅ ｌ ｔ ｌ ｒ ｈ ｎ ｈ ｅ ｄ
基于MSC有限元分析的五缸往复泵曲轴疲劳强度校核
文章编号: 1005—0329(2008)10—0050—04基于MS C有限元分析的五缸往复泵曲轴疲劳强度校核叶晓琰,许国乐,蒋小平(江苏大学,江苏镇江 212013)摘 要: 针对五缸往复泵曲轴结构形状和受力情况都比较复杂的状况,通过对五拐三支承曲轴建立整体三维模型,在MSC.Patran/MSC.Nastran软件环境下对其进行有限元模态分析,并联合动力学仿真软件MSC.Ada m s对该曲轴进行瞬态动力学有限元分析,得到曲轴在工作循环中的最大危险点及其应力值,并利用这些数据进行疲劳强度校核。
提出了一种基于模态法瞬态有限元分析的曲轴疲劳强度校核的方法,为往复泵曲轴设计和疲劳强度校核计算提供了有价值的指导参考。
关键词: 往复泵;曲轴;有限元分析;疲劳校核中图分类号: TH311 文献标识码: AFa ti gue Strength Check i n g to Crankshafts used i n Rec i proca ti n g Pu m p Ba se on M SCF i n ite Ele m en t Ana lysisYE Xiao2yan,XU Guo2le,J IANG Xiao2p ing(J iangsu University,Zhenjiang212013,China)Abstract: According t o the situati on that structure and stress of crankshaft used in five2cylinder reci p r ocating pu mp is comp lex. By establishing entire tridi m ensi onal s olid of crankshaft,finite ele ment modal analysis is operated byM SC.Patran/MSC.Nastran s oft w are.I n additi on,transient2dyna m ics analysis is operated by combining MSC.Ada m s s oft w are.Peril point and its stress are obtained,and fatigue intensity is calculated by using these data.A ne w method that fatigue intensity is checked by the modal method transient finite ele ment analysis is f ound.The guide and theories used in design of crankshaft and calculate of fatigue in2 tensity are p r ovided.Key words: reci p r ocating pu mp;crankshaft;finite ele ment analysis;fatigue calculati on1 前言在大流量往复泵中,五缸泵的参数覆盖范围较三缸泵有明显优势,且流量不均匀系数明显小于三缸泵,效率也高。
基于SolidWorks的往复式压缩机优化及其有限元分析
达近似函数，经过这样的有限元变换，就可以将连续无自由度的问题转换为离散有限自由度的问题，从而得到相应的解。
随着计算机技术和有限元技术的发展，现如今有限元法已经在工程力学、结构工程、建筑材料等很多领域得到广泛的运用。
为了检验设计的几个零部件是否合格和找出设计中存在的不足。
对活塞、气缸、气缸盖进行静应力分析表1各部分材料及参数材料弹性模量屈服强度304不锈钢灰铸铁灰铸铁1.9×10^116.6×10^116.6×10^112.0×10^85.7×10^85.7×10^8气缸分析将建立好的模型在Solidworks中打开后进行网格划网格密度选择适中，根据实际工况添加载荷与约束，图1压缩机简化模型图3压缩机应力图图6线性马达参数图7旋转马达参数在此条件下压缩机完整的走完往复运动。
结束语本次仿真实验旨在模拟此优化后的压缩机在运行状态下的应力情况，从结果来看，在运行时应力均在材料允许范围内。
并且经过motion 分析，此压缩机模型可以正常走完全程。
本次仿真实验主要完成的任务有：对优化后的往复式压缩机利用Solidworks 对优化后的往复式压缩机的零件利用Solidworks 对有限元理论做了介绍，并基于Solidworks 要部分进行有限元分析；④利用Motion 插件对运动过程进行模拟。
参考文献:赵京艳，葛凯，褚晨耕，李积科.国产天然气压缩机应用现[J].天然气工业，2015，35（10）：151-156.余良俭.往复压缩机故障诊断技术现状与发展趋势，42（01）：36-39.往复式压缩机节能降耗技术分析[A].张磊.VW 一9/2—22型往复式压缩机建模与仿真分析安徽理工大学，2016.图2压缩机简图有限元模型图4活塞有限元模型图5活塞应力图。
往复式压缩机振动的有限元数值分析与实验研究
摘 要 ：对某型往复式冰箱压缩机的振动进行了有限元数值模拟， 研究了曲轴 一 连杆 一 活塞运动系统产生的机械
激励引起的压缩机振动响应。研究表明 ， 曲轴 一连杆 一活塞运动 系统 是压缩机低 频振动 的主要激励来 源 ， 气体 力主要引
起 压 缩 机 泵 体 的 水 平 扭 转 振 动 。 通 过仿 真 结 果 和试 验 的对 比 ， 证 了数 值 模 拟 方 法 应 用 于 压 缩 机 振 动 响 应 分 析 的 可 行 验 性 。通 过 数 值 模 拟 ， 町得 到 机 械 激 励 引 起 的壳 体 表 面 振 速 分 布 ， 为压 缩 机 的机 械 噪声 预 测 提 供 参 考 。
关键 词 ：往 复 式 压 缩 机 ； 限元 法 ； 动 响 应 有 振 中 图分 类 号 ： Ｂ ３ ；Ｂ ５ ｒ ５ ２ Ｔ ６２ 文献 标 识 码 ：Ａ
Ｎｕｍｅ ｉａ ｎ ｌ ｓｓ ａ ｄ ｔ ｓｓ ｆ ｒ ｖ ｂ ａ ｉ ｎ ｒ ｓ ｏ ｅ ｏ ｅ ｉ ｏ ａ ｉ ｏ ｐ ｅ ｓ ｒ ｒｃ ｌａ ａ ｙ ｉ ｎ ｅ ｔ ｏ ｉ ｒ ｔｏ ｅ ｐ ｎｓ ｆａ ｒ ｃｐｒ ｃ ｔｎｇ ｃ ｍ ｒ ｓ ｏ
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压缩机 作 为 电 冰 箱 主要 的振 动 和 噪声 源 ， 来 越 越 受 到冰箱 生产厂 家 的重 视 。 现 阶段 冰箱 压 缩机 中普遍 采用 的是 往 复式 压 缩 机 。 冰箱 压 缩 机 噪声 源 包 含 ： 机
ｍｅｈ ｄ ｉ ｔ ｅ ｙ ａ ｃ ｅ ｐ ｎ ｅ ｎ ｌ ｓｓ ｆ ｔ ｅ ｅ ｉ ｒ ｃ ｔｎ ｃ ｍ ｐ ｅ ｓ ｒ Ｔｈｅ ｏ ｍａ ｖ ｌｃ ｔ ｄ ｓｒｂ ｔｏ ｓ ｉ ｈ ｔ ｏ ｎ ｈ ｄ ｎ ｍｉ ｒ ｓ ｏ ｓ ａ ａｙ ｉ ｏ ｈ ｒｃ ｐ ｏ ａ ｉ ｇ ｏ ｒ ｓ ｏ ． ｎ ｒ ｌ ｅ ｏ ｉ ｙ ｉｔｉ ｕ ｉｎ Ｏｌ ｅ ｔ ｃ ｍｐ ｅ ｓ ｒｓ ｅ ｌｄ ｅ ｔ ｈ ｃ ｎ ｃ ｌｅ ｃｔ ｔｏ ｓ ｗｅ ｅ ｏ ｔ ｉ ｅ ｔ ｏ ｒ ｓ ｏ ｈ ｌ ｕ ｏ ｔｅ ｍｅ ｈａ ｉ ａ ｘ ｉ ｉｎ ｒ ｂ ａｎ ｄ ｗｉｈ ＦＥＭ ｔ ｏ ａ ｍｅ ｈ ｄ， ｏ ｈ ｉ ａ ｉ ｈｅ ｐ ｅ ｉ ｔ ｎ ｏ ｈ ｎ ｔ ｅｒ ｂ ｓｓｔ ｒ ｄ ｃ ｉ ｆ ｔ ｅ ｏ ｍｅ ｈ ｎ ｃ ｌｎ ｉｅ ｂ ｃ ｍ ｅ ｐ ｓｉ ｌ ｏ ｈ ｅ ｉ ｒ ｃ ｔｎ ｏ ｐ ｅ ｓ ｒ ｃ ａ ｉａ ｏｓ ｅ ａ ｏ ｓｂ ｅ ｆ ｒｔ ｅ ｒ ｃｐ ｏ ａｉ ｇ ｃ ｍ ｒ ｓ ｏ ．
有限元方法在发动机曲轴断裂分析的应用
有限元方法在发动机曲轴断裂分析的应用蒋明安;王金生【摘要】曲轴是发动机的关键部件,其性能的好坏直接影响到发动机的整体性能.三轮摩托车在行驶过程中经常出现曲轴断裂现象,因此,影响了产品的质量和企业的声誉.应用有限元软件对三轮摩托车发动机曲轴进行有限元建模和计算,得到了曲轴工作过程中的应力图,找到了曲轴断裂的部位,与实际的断裂位置完全吻合,表明采用有限元方法对曲轴进行断裂分析是可行、有效的.同时对曲轴提出了改进方案.【期刊名称】《机械工程师》【年(卷),期】2013(000)012【总页数】2页(P163-164)【关键词】有限元方法;曲轴;断裂【作者】蒋明安;王金生【作者单位】台州职业技术学院,浙江台州318000;台州职业技术学院,浙江台州318000【正文语种】中文【中图分类】TK4031 引言曲轴是发动机的关健部件，其性能的好坏直接影响到整个发动机的可靠性和寿命［1］。
曲轴结构和载荷比较复杂，按照传统的方法进行简单的计算或类比，已经无法满足设计要求。
本文分析的三轮摩托车发动机为单缸发动机，在行驶过程中经常出现发动机的曲轴断裂现象。
通过三维软件UG 对三轮摩托车发动机的曲轴进行三维实体造型设计，再应用有限元软件建立曲轴的FE 模型，最后通过计算获得应力云图，找到了应力最大的部位，也就是最容易出现断裂的部位，并与实际的情况进行比较，发现基本吻合，并提出了相应的解决方案。
2 有限元模型的建立三轮摩托车发动机的主要参数：额定功率为5.5kW，额定转速为3000r/min，分析的曲轴为单拐曲轴，总长为287.3±0.3mm，与发动机连杆相连的轴颈尺寸为40mm，曲轴的曲柄半径为35mm，连杆质量为0.78kg，连杆中心距为116mm，活塞组质量为0.45kg，活塞直径为88mm。
曲轴的材料为QT600-2，材料密度为7120kg/m3，弹性模量为169GPa，泊松比为0.286，抗拉强度为600MPa，屈服强度为330MPa。
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要 ： 在往复天然气压缩机工作 过程 热力 和动力计算 的基础上 ， 本文利用有限元法 对压缩机 的曲轴进行 了应力分析
与模态 分析 。以某天然气压缩机为对象进行 了三维建模 ， 在变工况 的运行条件下研究了 曲轴的应力和变形状态 ， 数值分 析了曲轴在交变载荷下 的静强度和疲劳强度 ， 指出其运行 的危险边界工况 ， 并对 曲轴 进行 了模态 分析 ， 到 了 自由振动 得 模态振 型与频率 ， 在变转速的条件下 ， 激振力频率有效避开 固有频率。本 文的研究结果 可为 同类压缩机 曲轴 的设计提供
参考。 关键词 ： 往复压缩机 ； 曲轴 ； 有限元 法 ； 安全系数 ； 模态分析
中 图 分 类 号 ： Ｔ ４７；２２ ２ Ｈ ５ ０ ４ ．１ 文献标识码 ： Ａ ｄｉ１ ．９ ９ ｊｉ ｎ １０ ０ ２ ．０ １ ．０ ｏ：０ ３ ６／．ｓ ．０ ５— ３９ ２ １．２ ０ ４ ｓ １
１ 前言 曲轴 是往 复压 缩 机 的关 键 零 部件 之一 ， 往 对
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往复压缩机 曲轴 变工况条件下有限元分析
李连 生 。 唐 斌。 王 乐 ．
２０ ３ ） ３０ １ （ 合肥通用机械研究 院 压缩机技术 国家重点实验室 ， 安徽合肥 摘
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