CN103344385A - 一种基于有限元的曲轴动平衡的获取方法 - Google Patents

一种基于有限元的曲轴动平衡的获取方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103344385A
CN103344385A CN2013102791807A CN201310279180A CN103344385A CN 103344385 A CN103344385 A CN 103344385A CN 2013102791807 A CN2013102791807 A CN 2013102791807A CN 201310279180 A CN201310279180 A CN 201310279180A CN 103344385 A CN103344385 A CN 103344385A
Authority
CN
China
Prior art keywords
dynamic balance
crankshaft
rotor
reaction force
support
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2013102791807A
Other languages
English (en)
Inventor
刘雅辉
于秋华
刘淑梅
毛苹宇
孟占伟
王宇晓
张报建
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai University of Engineering Science
Original Assignee
Shanghai University of Engineering Science
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai University of Engineering Science filed Critical Shanghai University of Engineering Science
Priority to CN2013102791807A priority Critical patent/CN103344385A/zh
Publication of CN103344385A publication Critical patent/CN103344385A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Testing Of Balance (AREA)
  • Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)

Abstract

本发明属于转子设计技术领域，提供了一种基于有限元的曲轴动平衡的获取方法，包括将转子零件的实体模型划分网格，分解成有限个单元实体；对曲轴加载载荷并求解轴承的支承反力；根据支承的支承反力计算曲轴两较正面的动平衡量；将计算的动平衡量和转子的实际动平衡量相比较，从而判断出转子是否符合要求。本发明有效解决了动平衡量精确度不高、成本高、周期长、操作复杂等问题，满足了工业生产的要求。

Description

一种基于有限元的曲轴动平衡的获取方法
技术领域
    本发明属于转子设计技术领域，特别涉及一种基于有限元的曲轴动平衡的获取方法。 
背景技术
转子不平衡是旋转机械的主要激振源，它将给机械带来振动、噪声和部件破坏等恶劣影响，为了减少转子的振动．在某些平面上加上或减去校正质量，这些校正质量所产生的振动与不平衡激发的振动尽量相互抵消，以达到转子平衡、减少振动的目的。 
目前曲轴的动平衡测试主要是依靠动平衡机。动平衡机通过测量曲轴在旋转状态下的位移变化或作用在轴承上的力来确定曲轴动平衡状态及去重量，若是选定两个平面作为测试和去重的，这种方法叫双面平衡法，也是曲轴动平衡最普遍的一种方法。动平衡机测试曲轴动平衡十分精确，可以检测及去重90%以上的不平衡量，然后，这种方法在曲轴的设计时显得十分被动，而且成本高，周期长。 
本发明模拟曲轴动平衡机测量曲轴动平衡量的过程。在CAE软件中对曲轴模型施加离心载荷，计算轴承的支撑反力，从而换算出曲轴的动平衡量。本方法计算精确，操作简单，能迅速的计算刚性转子的动平衡量，为刚性转子的设计和生产节约时间和财力。 
因此，转子设计技术领域迫切需要一种计算快速、精确，操作简单、成本低、周期短的一种基于有限元的曲轴动平衡的获取方法。 
发明内容
本发明的一种基于有限元的曲轴动平衡的获取方法，技术方案如下： 
本发明的一种基于有限元的曲轴动平衡的获取方法，其特征在于，包含以下步骤：
第一步，将转子零件的实体模型划分网格，分解成有限个单元实体；
第二步，对曲轴加载载荷并求解轴承的支承反力；
第三步，根据支承的支承反力计算曲轴两较正面的动平衡量；
根据静力学原理，得出：
Figure 923149DEST_PATH_IMAGE001
 ；
Figure 745611DEST_PATH_IMAGE002
 ；                       
其中，PL 为左校正面上动平衡量产生的等效离心力，PR 为右校正面上动平衡量产生的等效离心力，FL 为左轴承的支承反力，FR 为右轴承的支承反力， a、b、c均为较正面与轴承间的距离；
根据PL、PR，校正平面上动平衡量UL和UR与支承上动载荷力之间的关系为:
 ；
Figure 273861DEST_PATH_IMAGE004
 ；
 其中，
Figure 2013102791807100002DEST_PATH_IMAGE005
 为曲轴的转速，UL 为左较正面的动平衡量，UR 为右较正面的动平衡量；
第四步，将计算的动平衡量和转子的实际动平衡量相比较，从而判断出转子是否符合要求。
本发明的有益效果是： 
1．将转子分解成有限个单元，每个单元都可看做是一个点，使计算的动平衡量的精度大大提高。
2．本发明节约成本，缩短转子设计开发时间，从而提高企业的经济效应。 
3．本发明的一种基于有限元的曲轴动平衡的获取方法，提高了工作效率，从而缩短周期。 
4．本发明的一种基于有限元的曲轴动平衡的获取方法，操作更加简单、成本低，具有更加广泛的适用性。 
具体实施方式
为了使本发明的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体示例，进一步阐述本发明。 
本发明的具体实施步骤如下： 
第一步，将转子零件的实体模型划分网格，分解成有限个单元实体；
第二步，对曲轴加载载荷并求解轴承的支承反力；
第三步，根据支承的支承反力计算曲轴两较正面的动平衡量；
根据静力学原理，得出：
 ；
 ；                       
其中，PL 为左校正面上动平衡量产生的等效离心力，PR 为右校正面上动平衡量产生的等效离心力，FL 为左轴承的支承反力，FR 为右轴承的支承反力， a、b、c均为较正面与轴承间的距离；
根据PL、PR，校正平面上动平衡量UL和UR与支承上动载荷力之间的关系为:
Figure 503483DEST_PATH_IMAGE008
 ；
Figure 240494DEST_PATH_IMAGE009
 ；                
 其中，
Figure 826197DEST_PATH_IMAGE005
 为曲轴的转速，UL 为左较正面的动平衡量，UR 为右较正面的动平衡量；
第四步，将计算的动平衡量和转子的实际动平衡量相比较，从而判断出转子是否符合要求。
表 1 经换算的曲轴动平衡量与实际值对比 
 
   项目 左面不平衡量 右面不平衡量
计算值/g.mm 726.73 862.79
实际值 730.5 860.5
偏差  0.55% 0.35%
表一中，当计算值与实际值的偏差在0-2%之内认为合格，否则认为不合格，要重新调整，直至位于偏差范围内为止。
本发明的优越特点是： 
1．将转子分解成有限个单元，每个单元都可看做是一个点，使计算的动平衡量的精度大大提高。
2．本发明节约成本，缩短转子设计开发时间，从而提高企业的经济效应。 
3．本发明的一种基于有限元的曲轴动平衡的获取方法，提高了工作效率，从而缩短周期。 
4．本发明的一种基于有限元的曲轴动平衡的获取方法，操作更加简单、成本低，具有更加广泛的适用性。 
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。 

Claims (1)

1.本发明的一种基于有限元的曲轴动平衡的获取方法，其特征在于，包含以下步骤：第一步，将转子零件的实体模型划分网格，分解成有限个单元实体；
第二步，对曲轴加载载荷并求解轴承的支承反力；
第三步，根据支承的支承反力计算曲轴两较正面的动平衡量；
根据静力学原理，得出：
Figure 192931DEST_PATH_IMAGE001
 ；
Figure 247605DEST_PATH_IMAGE002
 ；                       
其中，PL 为左校正面上动平衡量产生的等效离心力，PR 为右校正面上动平衡量产生的等效离心力，FL 为左轴承的支承反力，FR 为右轴承的支承反力， a、b、c均为较正面与轴承间的距离；
根据PL、PR，校正平面上动平衡量UL和UR与支承上动载荷力之间的关系为:
Figure 522729DEST_PATH_IMAGE003
 ；
Figure 166200DEST_PATH_IMAGE004
 ；                  
其中，
Figure 563683DEST_PATH_IMAGE006
 为曲轴的转速，UL 为左较正面的动平衡量，UR 为右较正面的动平衡量；
第四步，将计算的动平衡量和转子的实际动平衡量相比较，从而判断出转子是否符合要求。
CN2013102791807A 2013-07-04 2013-07-04 一种基于有限元的曲轴动平衡的获取方法 Pending CN103344385A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2013102791807A CN103344385A (zh) 2013-07-04 2013-07-04 一种基于有限元的曲轴动平衡的获取方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2013102791807A CN103344385A (zh) 2013-07-04 2013-07-04 一种基于有限元的曲轴动平衡的获取方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN103344385A true CN103344385A (zh) 2013-10-09

Family

ID=49279200

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2013102791807A Pending CN103344385A (zh) 2013-07-04 2013-07-04 一种基于有限元的曲轴动平衡的获取方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103344385A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105320068A (zh) * 2014-07-29 2016-02-10 迪尔公司 用于预平衡曲轴的计算机程序和方法
CN105571784A (zh) * 2015-12-18 2016-05-11 华晨汽车集团控股有限公司 一种发动机曲轴平衡率的检测方法
CN107966245A (zh) * 2017-11-20 2018-04-27 上海大众动力总成有限公司 一种曲轴动平衡计算方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5724271A (en) * 1994-03-25 1998-03-03 General Electric Company Model-based method for optimized field balancing of rotating machinery
CN101110093A (zh) * 2007-04-27 2008-01-23 四川绵竹鑫坤机械制造有限责任公司 曲轴动平衡设计方法
CN201138268Y (zh) * 2007-12-28 2008-10-22 张云奎 外悬臂硬支承结构的车轮动平衡机轴系
CN102042903A (zh) * 2010-10-18 2011-05-04 西安瑞特快速制造工程研究有限公司 一种基于有限元模型的旋转设备支承动刚度参数测量方法
CN102201033A (zh) * 2011-04-21 2011-09-28 西北工业大学 航空多转子耦合系统动力学的分析方法
CN103257018A (zh) * 2013-05-14 2013-08-21 上海工程技术大学 刚性转子动平衡的获取方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5724271A (en) * 1994-03-25 1998-03-03 General Electric Company Model-based method for optimized field balancing of rotating machinery
CN101110093A (zh) * 2007-04-27 2008-01-23 四川绵竹鑫坤机械制造有限责任公司 曲轴动平衡设计方法
CN201138268Y (zh) * 2007-12-28 2008-10-22 张云奎 外悬臂硬支承结构的车轮动平衡机轴系
CN102042903A (zh) * 2010-10-18 2011-05-04 西安瑞特快速制造工程研究有限公司 一种基于有限元模型的旋转设备支承动刚度参数测量方法
CN102201033A (zh) * 2011-04-21 2011-09-28 西北工业大学 航空多转子耦合系统动力学的分析方法
CN103257018A (zh) * 2013-05-14 2013-08-21 上海工程技术大学 刚性转子动平衡的获取方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105320068A (zh) * 2014-07-29 2016-02-10 迪尔公司 用于预平衡曲轴的计算机程序和方法
CN105571784A (zh) * 2015-12-18 2016-05-11 华晨汽车集团控股有限公司 一种发动机曲轴平衡率的检测方法
CN107966245A (zh) * 2017-11-20 2018-04-27 上海大众动力总成有限公司 一种曲轴动平衡计算方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101949753B (zh) 一种高速柔性转子动平衡方法
CN104458128B (zh) 一种基于动力学特性的涡轮增压器转子不平衡量控制方法
CN104236799B (zh) 一种快速消除轴承座水平方向振动的动平衡方法
CN201716154U (zh) 汽轮发电机转子动平衡测试系统
CN107132048B (zh) 一种双重非对称轴承转子系统振动特性的测试试验系统
CN104502023B (zh) 一种曲轴动平衡检测校准方法
CN103344385A (zh) 一种基于有限元的曲轴动平衡的获取方法
CN104634509A (zh) 转子的动平衡系数获得方法
CN111382544A (zh) 一种基于等效疲劳寿命的压气机叶片加速寿命试验方法
CN110929419A (zh) 基于围带零阻尼的汽轮机转子系统失稳极限快速预测方法
CN106323548A (zh) 基于双振动传感器的转子不平衡振动响应识别方法
CN102279126A (zh) 测试与cae仿真相结合确定材料性能参数的方法
CN103257018A (zh) 刚性转子动平衡的获取方法
CN104036079B (zh) 一种基于灵敏度分析的定量式静压转台优化设计方法
CN101749256A (zh) 基于自相关的大型轴流风机不平衡量的识别方法
CN104280244A (zh) 基于载荷作用确定发动机台架可靠性试验时间方法
CN111159912B (zh) 一种基于填充效应和均压孔方法对泄水锥结构的优化方法
CN102928611A (zh) 基于二倍频获取汽轮机转子临界转速的方法
CN104598666A (zh) 大尺度静压支承临界载荷参数获取方法
CN103678832A (zh) 汽车减振器非等构叠加阀片复合应力的计算方法
CN106980713B (zh) 一种基于底载分配的大型结构件调频方法
RU2010137714A (ru) Способ балансировки ротора
Zhang et al. Random Vibration Fatigue Analysis of Base In Macro-micro Motion Platform
CN105547591A (zh) 非对称转子无相位平衡法
CN104991990B (zh) 一种切条机关键结构优化设计方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20131009