ansys 轉(zhuǎn)子 軸承的案例
轉(zhuǎn)子動力學(xué)ansys仿真流程方法 坎貝爾圖 轉(zhuǎn)子動力學(xué) 臨界轉(zhuǎn)速 軸承
轉(zhuǎn)子動力學(xué)ansys仿真流程方法
工程中的回轉(zhuǎn)機(jī)械，如渦輪機(jī)、電機(jī)等，在運(yùn)轉(zhuǎn)時經(jīng)常由于轉(zhuǎn)軸的彈性轉(zhuǎn)子偏心而發(fā)生橫向彎曲振動。當(dāng)轉(zhuǎn)速增至某個特定值時，振幅會突然加大，振動異常激烈，當(dāng)轉(zhuǎn)速超過這個特定值時，振幅又會很快減小。使轉(zhuǎn)子發(fā)生激烈振動的特定轉(zhuǎn)速稱為臨界轉(zhuǎn)速。工程師要做的就是查找轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的臨界轉(zhuǎn)速，從而將系統(tǒng)修改轉(zhuǎn)速或者添加一定的支撐，來避開臨界轉(zhuǎn)速。
要獲取臨界轉(zhuǎn)速，那么ansys軟件就可以根據(jù)模型來計算臨界轉(zhuǎn)速。理論狀態(tài)下轉(zhuǎn)子系統(tǒng)包括：轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)軸上的圓盤、兩側(cè)軸承以及不平衡的質(zhì)量，如圖所示。
那么如何進(jìn)行坎貝爾圖的計算和提取呢？在ANSYS軟件中有三種方法來計算臨界轉(zhuǎn)速，如下所示：
第一種為梁單元方法，建立一根軸線，不同的位置給定不同的半徑和質(zhì)量點來計算。
第二種為三維實體方法，建立完整的三維模型，模型是軸對稱模型，所以默認(rèn)的模型是完全的不偏心的，所以需要添加偏心的質(zhì)量點。
第三種為ANSYS workbench中新功能，概念模型，建立二維的截面模型來代替三維模型，計算量能夠顯著的減少，加快計算速度，但是結(jié)果并沒有差別。
本次流程以第三種方式來展示仿真分析的流程方法，基本操作過程三種近似相同。分析模塊是采用模態(tài)分析來進(jìn)行的。
1.模型的建立
首先要將三維模型進(jìn)行處理，將三維模型切割，提取中間的截面，如圖所示。
打開workbench中的模態(tài)分析模塊，設(shè)置對稱選項，如下圖所示。默認(rèn)的模型不會出現(xiàn)對稱的設(shè)置，需要選中model狀態(tài)下插入對稱、接觸、遠(yuǎn)端點等選項.
設(shè)置好之后在對稱目錄下插入General Axisymmetric，該方法是ANSYS獨有的一種簡化方法，可以使用二維平面表示三維物體，簡化計算量.
表示二維軸對稱的操作方式的選項如下圖所示，設(shè)置坐標(biāo)和對稱軸及平面數(shù)量。
展開 基于ABAQUS之轉(zhuǎn)子軸承模擬及轉(zhuǎn)子振動仿真
針對轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其在軸承支承作用下旋轉(zhuǎn)工作。無論是轉(zhuǎn)子靜強(qiáng)度仿真，還是轉(zhuǎn)子動力學(xué)仿真，其關(guān)鍵都在于軸承的有效模擬。一般的，對轉(zhuǎn)子進(jìn)行相關(guān)仿真時，處理軸承的方法有兩種：一是畫出軸承的實體模型，將其作為轉(zhuǎn)子相互作用結(jié)構(gòu)參與整個轉(zhuǎn)子模型的仿真；另一種是對軸承的參數(shù)如支承剛度和阻尼等進(jìn)行等效計算，并將這些參數(shù)作為轉(zhuǎn)子仿真分析的輸入條件。顯然，前者是十分繁瑣的，且對軸承的模型需經(jīng)一番研究方可合理建出。而后者則是普遍被采用的方法，在等效參數(shù)較合理時可獲得較好的結(jié)果。
在ABAQUS中，其實也可以采用第二種方法進(jìn)行軸承的模擬，通過換算并給定合理軸承剛度和阻尼，便可有效模擬軸承對轉(zhuǎn)子的作用。如下面一個單盤轉(zhuǎn)子：
其兩端軸頸由兩個軸承支承，經(jīng)模擬軸承作用，并進(jìn)行轉(zhuǎn)子的振動仿真。可得結(jié)果如下：（詳細(xì)計算操作詳細(xì)過程詳見教程：http://www.yqgqt.org.cn/college/video/c10220，若有疑問，歡迎咨詢）
一階彎曲
二階軸盤彎曲耦合
傘形振動
展開 轉(zhuǎn)子動力學(xué)-05三圓盤轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速（實體單元，滾動軸承）
01 模型和網(wǎng)格見附件
02 定義約束，定義為軸承支承，約束繞軸旋轉(zhuǎn)自由度
03 進(jìn)行模態(tài)分析
04 進(jìn)行轉(zhuǎn)子動力學(xué)分析
05 查看campbell圖，提取臨界轉(zhuǎn)速
06 如需更多細(xì)節(jié)，請聯(lián)系郵箱 leslie_wj@163.com，或者微信leslie_wj
solidb.zip
軸承轉(zhuǎn)子動力學(xué)的介紹
轉(zhuǎn)子動力學(xué)
轉(zhuǎn)子軸承基礎(chǔ)系統(tǒng)的非線性振動研究
以轉(zhuǎn)于動力學(xué)和非線性動力學(xué)理論為基礎(chǔ)，針對非線性轉(zhuǎn)予一軸承系統(tǒng)舶具體特點，建立了采用短軸承模型的彈性轉(zhuǎn)乎?軸承－基礎(chǔ)系統(tǒng)模型，并用數(shù)值積分和龐加茉映射方法對其在某些參數(shù)城中進(jìn)行了非線性振動研究．對系統(tǒng)動力學(xué)特性隨轉(zhuǎn)速及偏心質(zhì)量變化時的非線性行為進(jìn)行了分析．計算結(jié)果顯示，系統(tǒng)在某些參熱域中可能發(fā)生倍周期分叉、概周期及混沌運(yùn)動。用數(shù)值方法得到系統(tǒng)在特殊參數(shù)域中的分叉圖、頻譜圖、相圖、軸心軌跡、及龐加幕映射圖，并用分形幾何理論對混沌系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行了判斷．敷值分析結(jié)果為該類轉(zhuǎn)子。軸承系統(tǒng)的設(shè)計和安全運(yùn)行提供了理論參考
轉(zhuǎn)子軸承基礎(chǔ)系統(tǒng)的非線性振動研究.pdf
展開 軸承-轉(zhuǎn)子類型知多少？
DyRoBeS軟件中Example，包含各型軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動力學(xué)特性分析，內(nèi)容全面詳細(xì)，可作為入門自學(xué)案例。本文選取部分案例，專門介紹軸承-轉(zhuǎn)子模型類型。
一、關(guān)于表格參數(shù)化建模
DyRoBeS軟件對軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的建模采取表格參數(shù)化形式，如下圖所示，在Rotor Bearings System Data中有許多選項，每個選項對應(yīng)一個表格。下圖展示的是轉(zhuǎn)子建模，可以建立單軸、雙軸、多軸轉(zhuǎn)子，按轉(zhuǎn)子實際模型給定單元、節(jié)點、材料、長度、內(nèi)徑、外徑等即可。表格參數(shù)化建模簡單快捷，易于修改，只需修改表格中某個或者某幾個值，即可實現(xiàn)模型的快速修改優(yōu)化。這也是DyRoBeS軟件在建模方面的顯著優(yōu)勢之一。
二、表格參數(shù)化建立的軸承-轉(zhuǎn)子模型
在DyRoBeS軟件中Example中，有近200個各轉(zhuǎn)子模型，下圖展示了部分模型文件。
展開 在 COMSOL 中模擬轉(zhuǎn)子軸承系統(tǒng)
這篇文章讓我們通過使用 COMSOL Multiphysics? 軟件創(chuàng)建的轉(zhuǎn)子軸承系統(tǒng)模擬器，來探討如何找到各種轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速。
什么是轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速？
臨界轉(zhuǎn)速是指轉(zhuǎn)子的角速度與它的一個固有頻率相匹配。然而，找到靜止轉(zhuǎn)子的固有頻率還不足以確定臨界轉(zhuǎn)速。困難在于轉(zhuǎn)子的固有頻率取決于轉(zhuǎn)子的角速度。因此，通過考慮旋轉(zhuǎn)的影響來計算旋轉(zhuǎn)部件的固有頻率很重要。
我們可以使用 COMSOL 建立一個仿真 App，通過其底層模型來自動考慮這種旋轉(zhuǎn)的影響，該仿真 App 只顯示重要的設(shè)計參數(shù)作為輸入。接下來，讓我們來看看如何利用 COMSOL 案例庫中的一個 App 示例：轉(zhuǎn)子軸承系統(tǒng)模擬器，來找到各種旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的臨界轉(zhuǎn)速。
圖中演示了轉(zhuǎn)子軸承系統(tǒng)模擬器
探索轉(zhuǎn)子軸承系統(tǒng)模擬器仿真 App
一個典型的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)有三個標(biāo)準(zhǔn)部件：
轉(zhuǎn)子，也叫軸
圓盤
軸承
一個轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，包含一個轉(zhuǎn)子（軸）、圓盤和軸承。
大多數(shù)情況下，軸是一個實心或空心的圓柱體，上面安裝著各種部件。在轉(zhuǎn)子動力學(xué)術(shù)語中，這些安裝的部件通常被稱為圓盤，由于它們與軸相比具有很高的剛度，因此被模擬為剛性物體。在臨界轉(zhuǎn)速分析中，只有圓盤的慣性是重要的。軸是柔性單元，也有慣性。軸的完整規(guī)格需要考慮它的幾何尺寸和材料特性，如楊氏模量、泊松比和密度。軸承是支持軸的部件。這些部件由它們的等效剛度和阻尼系數(shù)來描述。
現(xiàn)在，讓我們看看這些信息是如何傳遞給 App 的。在該仿真 App 中，不同的部分用于不同的用途，包括：
輸入數(shù)據(jù)
評估結(jié)果
訪問信息
指定輸入數(shù)據(jù)的部分是轉(zhuǎn)子屬性、圓盤、軸承和研究參數(shù)。臨界轉(zhuǎn)速 部分用于評估模擬的轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速。幾何狀態(tài) 和信息 部分分別包含了幾何體和求解器的信息。在仿真 App 的右側(cè)面板上，可以訪問轉(zhuǎn)子的幾何形狀、回旋圖和坎貝爾圖。
展開 軸承剛度對雙葉片環(huán)保泵轉(zhuǎn)子動力學(xué)特性的影響分析
因此有必要對其轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的振動和噪聲問題進(jìn)行深入研究。
本文以自主研發(fā)的某型雙葉片環(huán)保泵為研究對象，采用ANSYS CFX和Workbench，基于流固耦合對比分析了不同軸承剛度下轉(zhuǎn)子系統(tǒng)模態(tài)振型、固有頻率及臨界轉(zhuǎn)速，為類似泵轉(zhuǎn)子軸承選擇以及結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計提供一定參考。
1 數(shù)值計算模型及方法
1.1結(jié)構(gòu)與參數(shù)
雙葉片環(huán)保泵的結(jié)構(gòu)如圖1所示，轉(zhuǎn)子系統(tǒng)包括泵軸、前軸承、后軸承、機(jī)械密封及葉輪。主要設(shè)計參數(shù)如下：流量Qd=400m3/h；揚(yáng)程Hd=14m；轉(zhuǎn)速n=1470r/min。
1.2三維造型與網(wǎng)格劃分
采用三維軟件對雙葉片環(huán)保泵的全流道水體（進(jìn)水段、葉輪、蝸殼、出水段）進(jìn)行建模，導(dǎo)入ANSYS Meshing軟件進(jìn)行網(wǎng)格劃分（如圖2）。選擇網(wǎng)格數(shù)對泵效率的影響進(jìn)行無關(guān)性驗證（如圖3），確定流體域網(wǎng)格總數(shù)約為254萬。
轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)離散化網(wǎng)格數(shù)量42萬，網(wǎng)格節(jié)點46萬，網(wǎng)格模型如圖4所示，潛污泵葉輪材料選擇鑄鐵，泵軸材料選擇45鋼。
1.3邊界調(diào)節(jié)及求解設(shè)置
采用ANSYS-CFX軟件對雙葉片環(huán)保泵進(jìn)行全流道數(shù)值模擬，由于雙葉片環(huán)保泵內(nèi)部流動復(fù)雜，存在旋轉(zhuǎn)剪切流動和漩渦流動，湍流模型選擇RNGk-ε模型。交界面選擇frozenrotor，進(jìn)口邊界選擇質(zhì)量流量，出口邊界選擇靜壓。收斂精度設(shè)置為10-6，計算步長為5000步。計算轉(zhuǎn)子動力學(xué)時考慮流固耦合作用，需將流場仿真結(jié)果作為邊界條件加載到對應(yīng)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)部件處，流固交界處選擇流固耦合面。
1.4軸承動力特性計算
環(huán)保泵轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速計算前，需要根據(jù)轉(zhuǎn)子實際運(yùn)行狀態(tài)對軸承動特性系數(shù)進(jìn)行定義。球軸承剛度計算公式[23]為
式中：K為軸承剛度，N/mm；Fr為徑向載荷，N；n為滾珠數(shù)量；d為滾珠直徑，mm；γ為滾珠接觸角。
展開 『轉(zhuǎn)貼』轉(zhuǎn)子_軸承_密封系統(tǒng)的非線性振動特性
轉(zhuǎn)子_軸承_密封系統(tǒng)的非線性振動特性
轉(zhuǎn)子_軸承_密封系統(tǒng)的非線性振動特性[1].pdf
samcef field 轉(zhuǎn)子 軸承類論文幾篇
1.HTR-10GT 磁力軸承實驗轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速分析 王洪濤, 孫立斌, 于溯源:
臨界轉(zhuǎn)速的計算是轉(zhuǎn)子動力學(xué)分析的一個基礎(chǔ)課題, 其計算結(jié)果的準(zhǔn)確性至關(guān)重要。本文以磁力軸承過彎曲臨界轉(zhuǎn)速的實驗臺架為研究對象, 采用Samcef Ro tor 動力學(xué)軟件, 分析了實驗轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速和振型, 并深入研究了臨界轉(zhuǎn)速與支承剛度的關(guān)系。相關(guān)結(jié)論為磁力軸承控制系統(tǒng)設(shè)計提供重要的數(shù)值依據(jù)。
文章采用Samcef Field 軟件建立轉(zhuǎn)子用于有限元分析的二維軸對稱模型，此模型采用二維軸對稱傅里葉級數(shù)單元。 集中質(zhì)量和轉(zhuǎn)動慣量采用集中質(zhì)量單元( lumpedmass) , 軸承采用接地軸承單元( ground bearing) 。施加邊界條件，約束軸向位移和繞軸向轉(zhuǎn)動。劃分網(wǎng)格, 施加邊界條件, 生成完整的有限元分析模型。求解了轉(zhuǎn)子的進(jìn)動轉(zhuǎn)速、振型及臨界轉(zhuǎn)速。
2.磁力軸承支承剛性轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速計算 王洪濤 郭壘磊 萬 力 于溯源
針對磁力軸承支承轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)特點提出了一種用于分析該類轉(zhuǎn)子的簡化處理方法, 并使用Samcef Rotor 有限元軟件建立了某剛性轉(zhuǎn)子的軸對稱模型, 計算得到了轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速及振型。研究了該轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速與磁力軸承支承剛度的關(guān)系。計算結(jié)果及相關(guān)結(jié)論將為磁力軸承和傳感器的布置以及控制系統(tǒng)的設(shè)計提供重要依據(jù)。
本文針對磁力軸承支承轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)特點提出了一種用于分析該類轉(zhuǎn)子的簡化處理方法, 采用Samcef Ro to r 軟件得到了轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速及振型, 并進(jìn)一步研究了臨界轉(zhuǎn)速與支承剛度的關(guān)系。分析結(jié)果將為磁力軸承等的布置以及控制系統(tǒng)的設(shè)計提供依據(jù)。
展開 『分享』主動電磁軸承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)振動模態(tài)的分析研究
摘要：概要介紹了電磁軸承支承下多質(zhì)點柔性轉(zhuǎn)子振動模態(tài)計算分析方法，對一套低溫制氧高速透平膨脹機(jī)的電
磁軸承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的振動模態(tài)進(jìn)行了分析，闡述了電磁軸承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)振動模態(tài)與傳統(tǒng)油膜軸承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)振動模態(tài)的
不同之處，指出了振動模態(tài)分析對電磁軸承系統(tǒng)傳感器安裝位置設(shè)計的重要性，及傳感器安裝位置的設(shè)計原則。
關(guān)鍵詞：電磁軸承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)；轉(zhuǎn)子動力學(xué)；臨界轉(zhuǎn)速；振動模態(tài)；傳感器
主動電磁軸承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)振動模態(tài)的分析研究.pdf
『分享』齒輪一轉(zhuǎn)子一滑動軸承系統(tǒng)
本文應(yīng)用求周期解的數(shù)值計算方法—— 打靶法和判定周期解穩(wěn)定性的Floquet
乘子研究j齒輪一轉(zhuǎn)子一滑動軸承糸統(tǒng)中齒輪嚙臺時變剛度，滑動軸承非線性特性對
轉(zhuǎn)子糸統(tǒng)不平衡響應(yīng)和失穩(wěn)的影響，并比較j平衡位置失穩(wěn)和不平衡響應(yīng)周期解失
穩(wěn)，以及按雙軸計算與單軸計算結(jié)果的差別，為I程設(shè)計理論計算提供基礎(chǔ)。
齒輪—轉(zhuǎn)子—滑動軸承系統(tǒng)時變非線性動力特性研究.pdf
碰摩轉(zhuǎn)子軸承系統(tǒng)非線性振動特征的實驗研究
文章介紹：
摘 要: 建立了轉(zhuǎn)子碰摩故障的實驗裝置,通過實驗研究了轉(zhuǎn)子系統(tǒng)碰摩故障的非線性振動
特征,發(fā)現(xiàn)對油膜力影響較小的系統(tǒng),轉(zhuǎn)定子碰摩使系統(tǒng)產(chǎn)生了半頻及高頻分量,而對于滑動軸承
支撐的系統(tǒng),較小的碰摩間隙使得系統(tǒng)在油膜渦動之前產(chǎn)生碰摩,系統(tǒng)產(chǎn)生了豐富的高頻分量;當(dāng)
碰摩間隙較大時,碰摩在油膜渦動之后發(fā)生,此時碰摩對系統(tǒng)的影響很小,軸承油膜力對系統(tǒng)的影
響最大·
關(guān) 鍵 詞: 轉(zhuǎn)子系統(tǒng);非線性振動;滑動軸承;油膜渦動;碰摩故障;故障診斷
中圖分類號: O 322 文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A
碰摩轉(zhuǎn)子軸承系統(tǒng)非線性振動特征的實驗研究[1].pdf
展開 轉(zhuǎn)子動力學(xué)系列（四）：不同軸承單元對比（COMBIN14和COMBI214） ￥39
轉(zhuǎn)子動力學(xué)系列（十）：不平衡激勵下的啟動過程瞬態(tài)轉(zhuǎn)子動力學(xué)分析
轉(zhuǎn)子動力學(xué)系列（九）：基于ANSYS Workbench的多軸轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速
轉(zhuǎn)子動力學(xué)系列（八）：軸對稱實體單元Solid272/Solid273的應(yīng)用
轉(zhuǎn)子動力學(xué)系列（七）：帶支承結(jié)構(gòu)的復(fù)雜轉(zhuǎn)子分析
轉(zhuǎn)子動力學(xué)系列（六）：考慮預(yù)應(yīng)力的轉(zhuǎn)子動力學(xué)分析
轉(zhuǎn)子動力學(xué)系列（五）：隨轉(zhuǎn)速變剛度和變阻尼的模擬
轉(zhuǎn)子動力學(xué)系列（四）：不同軸承單元對比（COMBIN14和COMBI214）
轉(zhuǎn)子動力學(xué)系列（三）：不同建模單元對比（BEAM188與SOLID186）
轉(zhuǎn)子動力學(xué)系列（二）：不平衡響應(yīng)分析
轉(zhuǎn)子動力學(xué)系列（一）：臨界轉(zhuǎn)速與坎貝爾圖
展開 『分享』滾動軸承2轉(zhuǎn)子2定子系統(tǒng)的碰摩故障分析
摘 要: 以某航空發(fā)動機(jī)實驗器為基礎(chǔ),建立了軸承2轉(zhuǎn)子2定子多自由度系統(tǒng)碰摩故障模型,研
究了具有局部碰摩的滾動軸承2轉(zhuǎn)子2定子系統(tǒng)的非線性特性,利用數(shù)值模擬分析了該系統(tǒng)的分岔與
混沌運(yùn)動,得到了該軸承轉(zhuǎn)子定子系統(tǒng)在某些有實際意義的參數(shù)域內(nèi)的非線性響應(yīng)的Poincaré映射
圖、分岔圖、相軌線圖、軸心軌跡圖和幅值譜圖,發(fā)現(xiàn)了該系統(tǒng)豐富的非線性混沌行為·分析結(jié)果表
明,轉(zhuǎn)子碰摩剛度與轉(zhuǎn)子彎曲剛度比明顯影響軸承2轉(zhuǎn)子2定子系統(tǒng)運(yùn)動特性·系統(tǒng)響應(yīng)在較寬的剛度
比范圍內(nèi)主要以混沌運(yùn)動為主·隨著剛度比的增加,系統(tǒng)響應(yīng)中的混沌區(qū)域逐漸增加·在混沌運(yùn)動區(qū)
內(nèi)存在大量的窄帶周期窗口·所得結(jié)果可供高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械碰摩故障診斷參考·
關(guān) 鍵 詞: 滾動軸承2轉(zhuǎn)子2定子;碰摩故障;非線性;分岔;混沌
滾動軸承-轉(zhuǎn)子-定子系統(tǒng)的碰摩故障分析.PDF
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