曲軸轉(zhuǎn)子-滑動軸承系統(tǒng)有限元模型的研究.pdf

1、本論文建立了曲軸轉(zhuǎn)子一滑動軸承系統(tǒng)有限元模型，利用該模型對曲軸轉(zhuǎn)子一滑動軸承系統(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)系等問題進行了研究，并對ANSYS進行了二次開發(fā)，開發(fā)了一套大型船用柴油機曲軸動力學(xué)分析軟件。 曲軸是船用柴油機中的關(guān)鍵零件，采用動壓滑動軸承支承?；瑒虞S承支承的曲軸轉(zhuǎn)子不同于滾動軸承支承的曲軸轉(zhuǎn)子。本文運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，研究基于滑動軸承動壓油膜的八個剛度和阻尼系數(shù)，采用Matrix27單元對滑動軸承進行模擬，達到了理想的效果?；瑒虞S承的動靜態(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，建立了圓瓦滑動軸承動靜態(tài)特性參數(shù)數(shù)值解的數(shù)據(jù)庫以供分析計算調(diào)用。 利用該模型，研究了曲軸轉(zhuǎn)子-滑動軸承系統(tǒng)的固有特性和不平衡響應(yīng)。結(jié)論如下：由于滑動軸承油膜剛度和阻尼隨載荷、轉(zhuǎn)速變化，滑動軸承支承的曲軸轉(zhuǎn)子系

3、統(tǒng)的動力學(xué)特性，不同于剛性支承和滾動軸承支承的曲軸轉(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，也會激起軸向振動；由于曲軸結(jié)構(gòu)的各向異性，曲軸轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)的振動多以耦合振動的方式出現(xiàn)；雖然大型船用曲軸的幾何尺寸很大，但其剛度相對較小，因而固有頻率很低，不適宜高速運轉(zhuǎn)，也不適宜高速加工；船用柴油機4-6S60MC-C(8030)曲軸的工作轉(zhuǎn)速為105r/min，遠離系統(tǒng)的固有頻率，對應(yīng)的各個方向的振幅很小，所以，其設(shè)計是合理的。

4、 利用有限元模型，研究改進了傳統(tǒng)的利用測量曲臂差調(diào)整曲軸中心軸線的方法。該方法利用ANSYS軟件對單個曲拐進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，通過對該數(shù)據(jù)庫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)實際使用的需要，利用APDL和UIDL開發(fā)出基于ANSYS的動力學(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、人機對話功能。曲軸結(jié)構(gòu)按照曲柄、軸頸、聯(lián)軸器、推理盤等單元劃