曲軸轉(zhuǎn)子-滑動(dòng)軸承系統(tǒng)有限元模型的研究.pdf

1、本論文建立了曲軸轉(zhuǎn)子一滑動(dòng)軸承系統(tǒng)有限元模型，利用該模型對(duì)曲軸轉(zhuǎn)子一滑動(dòng)軸承系統(tǒng)的固有特性、不平衡質(zhì)量響應(yīng)、曲臂差和軸承偏移量的關(guān)系等問(wèn)題進(jìn)行了研究，并對(duì)ANSYS進(jìn)行了二次開(kāi)發(fā)，開(kāi)發(fā)了一套大型船用柴油機(jī)曲軸動(dòng)力學(xué)分析軟件。 曲軸是船用柴油機(jī)中的關(guān)鍵零件，采用動(dòng)壓滑動(dòng)軸承支承。滑動(dòng)軸承支承的曲軸轉(zhuǎn)子不同于滾動(dòng)軸承支承的曲軸轉(zhuǎn)子。本文運(yùn)用有限元的分析方法，利用ANSYS軟件建立曲軸的有限元模型?？紤]到不同支承情況下的曲軸系統(tǒng)的固有

2、特性有很大的不同，研究基于滑動(dòng)軸承動(dòng)壓油膜的八個(gè)剛度和阻尼系數(shù)，采用Matrix27單元對(duì)滑動(dòng)軸承進(jìn)行模擬，達(dá)到了理想的效果。滑動(dòng)軸承的動(dòng)靜態(tài)特性系數(shù)使用Newton-Raphson數(shù)值方法求解，并根據(jù)曲軸使用和加工的要求，建立了圓瓦滑動(dòng)軸承動(dòng)靜態(tài)特性參數(shù)數(shù)值解的數(shù)據(jù)庫(kù)以供分析計(jì)算調(diào)用。 利用該模型，研究了曲軸轉(zhuǎn)子-滑動(dòng)軸承系統(tǒng)的固有特性和不平衡響應(yīng)。結(jié)論如下：由于滑動(dòng)軸承油膜剛度和阻尼隨載荷、轉(zhuǎn)速變化，滑動(dòng)軸承支承的曲軸轉(zhuǎn)子系

3、統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性，不同于剛性支承和滾動(dòng)軸承支承的曲軸轉(zhuǎn)子系統(tǒng)；曲軸系統(tǒng)徑向不平衡質(zhì)量不但能激起徑向振動(dòng)，也會(huì)激起軸向振動(dòng)；由于曲軸結(jié)構(gòu)的各向異性，曲軸轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)的振動(dòng)多以耦合振動(dòng)的方式出現(xiàn)；雖然大型船用曲軸的幾何尺寸很大，但其剛度相對(duì)較小，因而固有頻率很低，不適宜高速運(yùn)轉(zhuǎn)，也不適宜高速加工；船用柴油機(jī)4-6S60MC-C(8030)曲軸的工作轉(zhuǎn)速為105r/min，遠(yuǎn)離系統(tǒng)的固有頻率，對(duì)應(yīng)的各個(gè)方向的振幅很小，所以，其設(shè)計(jì)是合理的。

4、 利用有限元模型，研究改進(jìn)了傳統(tǒng)的利用測(cè)量曲臂差調(diào)整曲軸中心軸線的方法。該方法利用ANSYS軟件對(duì)單個(gè)曲拐進(jìn)行靜力分析從而建立主軸頸偏移量和曲臂差之間關(guān)系的數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)對(duì)該數(shù)據(jù)庫(kù)插值即能得到主軸承的調(diào)整量，從而具有更好的精度。 文章的最后，根據(jù)實(shí)際使用的需要，利用APDL和UIDL開(kāi)發(fā)出基于ANSYS的動(dòng)力學(xué)分析軟件。該軟件具有菜單式操作界面、參數(shù)化數(shù)據(jù)輸入方式、人機(jī)對(duì)話功能。曲軸結(jié)構(gòu)按照曲柄、軸頸、聯(lián)軸器、推理盤(pán)等單元?jiǎng)?/p>