单级离心泵叶轮在干式状态下的模态分析及试验研究

叶轮等动力机械部件在外部激励或自身动力作用下较易发生振动,为避免造成疲劳损伤或结构破坏等不良后果,深入分析其振动特性尤为重要。以干式状态下的XA100/32型单级离心泵叶轮为研究对象,有机地结合ANSYS Workbench协同仿真平台、德国BBM振动测试分析系统和LMS Test.lab实验模态分析软件进行了仿真模态和试验模态分析,分别得到该叶轮自由状态下前六阶固有频率和振型,两种方法的固有频率相对误差基本在10%以内。     

基于热流固耦合的LNG低温潜液泵转子部件模态分析

利用UG对LNG潜液泵进行三维造型,再以ANSYS Workbench为平台,对LNG低温潜液泵的转子部件进行热流固耦合计算,得出流场对固体结构部分的热流固耦合力,把热流固耦合力作为预应力添加到转子部件上.分别对转子部件进行无预应力和有预应力作用下的模态分析,基于计算结果,提取了转子部件的前10阶模态,并把2种情况下的模态进行比较.结果表明:除了七阶、八阶振动为轴的摆动,其他各阶的振动变形都表现在叶轮上;添加预应力之后,转子部件的各阶振型没有发生变化,但每一阶的固有频率都有轻微的变化,预应力对转子部件各阶固有频率的影响很小;九阶和十阶的固有频率比较接近泵的3倍叶频,有发生共振的危险,需要对转子部件进行优化设计,使前3倍叶频都能远离各阶固有频率,从而避免泵在运行过程中发生共振;在预应力的作用下,转子部件的各阶振幅也都有小幅度的变化.     

基于ANSYS Workbench的甘蔗叶粉碎机机架模态分析

利用三维软件SolidWorks建立粉碎机机架的三维模型,然后根据机架实际工作状况、受到的约束情况及载荷大小,用ANSYS Workbench对其进行模态分析,得到了前10阶模态的固有频率和振型。同时,分析了各阶振型对机架的影响,为后续粉碎机的优化和改进提供了理论依据。     

不同收缩角下伞形风力发电机的模态分析

为了真实反映出伞形风力发电机在不同风速、不同收缩角(0°,30°,45°,60°)下的振动情况,借助ANSYS平台中的Modal模块对5kW伞形风力发电机进行有预应力的模态分析.将气动力、离心力、重力作为边界条件,模拟计算伞形风力发电机整机的前六阶模态变化与相应形变,并对整机在定风速和定转速情况下,一阶模态固有频率随收缩角的变化规律进行研究.分析结果显示,伞形风力发电机的固有频率和风轮工作频率、风轮3倍工作频率的相对差值分别为57.2%,-90.5%,可以完全避开共振,其设计是合理的;随着收缩角的增大,一阶固有频率减小,且转速对一阶固有频率的影响程度比风速大;摆振是低频区的主要振动形式,挥舞和扭转振动多出现在高频区;随着风速增大风力机的前六阶模态频率变化平稳,但随转速的增加上升幅度明显,而且离心力比气动力对风力机的动频影响作用更大.     

刮板式花生脱壳机机架的模态分析

为了研究刮板式花生脱壳机机架的动态特性,以其机架为研究对象,利用SolidWorks对脱壳机机架进行了三维实体建模,然后导入到有限元软件ANSYS Workbench中对其进行了固定模态分析,得到了花生脱壳机机架的前6阶固有频率和振型,为进行花生脱壳机机架的谐响应分析、瞬态响应分析、振动故障诊断和预报以及结构动力特性的优化设计奠定了基础.同时,分析了刮板式花生脱壳机工作时的零部件对机架固有频率和振型的影响.结果表明,脱壳机的工作频率和皮带传动引起的振动频率都远离其第1阶固有频率,不会对脱壳机机架的共振产生影响.模态分析的结果可为刮板式花生脱壳机机架的结构和性能改善提供必要的参考依据.     

基于ANSYS Workbench的乘坐式割草机刀盘模态分析

刀盘是割草机重要部件,其工作时固有频率与振型的大小直接关系到整机的可靠性与安全性。为此,利用CAD/CAM软件Pro/E建立刀盘的三维实体模型,并将其导入有限元分析软件ANSYS Workbench,对所建模型进行模态有限元仿真分析,提取前6阶固有频率,与刀盘转速进行比较,计算出其工作时的危险转速范围。分析结果表明:刀盘最高工作转速远低于其1阶临界转速,有效地避免了共振的发生,验证了刀盘设计的合理性,可为刀盘其它的动力学分析奠定基础。     

马铃薯土薯分离装置模态分析——基于ANSYS Workbench

运用三维造型软件Pro/E绘制一种马铃薯联合收获机土薯分离装置的实体图,应用ANSYS Workbench有限元分析软件对其进行模态分析,得到了分离装置前6阶的振型图。通过对振型图的分析可以发现:分离装置的前6阶振动固有频率随着阶次的增大而增加,其中前3阶频率变化较大,以分离装置主轴沿坐标轴轴向振动和弧形拨齿沿Z轴轴向平动或摆动为主,第4阶、第5阶、第6阶振动的各阶频率比较接近,主振型为弧形拨齿沿Z轴轴向摆动。通过模态分析,确定了前6阶振动固有频率范围内的各阶模态特性,同时也为更详细的动力学分析提供了前期基础。     

面向微耕机减振的扶手模态分析

为了降低西南地区广泛应用的微耕机扶手处的振动,得到扶手的振动特性至关重要。为此,在UG中建立了扶手的三维模型,应用ANSYS软件和LMS test.lab系统分析了扶手的自由模态和试验模态,分别得到了扶手前6阶固有频率及振型,通过对比可知两者振型一致,频率的平均相对误差为4.24%,仿真结果的精度满足要求。进而,分析了扶手的约束模态,得到了其前6阶模态值,前4阶频率分别为13.02、17.22、28.57、77.88Hz;1阶振型是Y轴的横向振动,2阶振型是Z轴的上下振动,3阶固有频率处发生了扭转振动,4阶振型是Z轴的弯曲振动;各阶振型在扶手与人手接触处的位移量最大。     

履带式联合收割机割台结构设计及模态分析

水稻联合收割机割台是收获作业的主要工作部件,割台性能的好坏直接影响着收获质量。针对收割机在作业时,割台部件普遍存在振动强烈、无故障工作时间短及性能不稳定等问题,通过Pro/E设计并建立了水稻联合收割机割台的三维模型,并利用ANSYS有限元分析软件对割台结构进行模态分析,分别求解得到了割台部件前8阶模态振型及其固有频率,并通过分析割台结构的模态与振动的内在联系,得到最大振动区及割台部件之间振动关系。通过研究,可为现有水稻联合收割机结构优化设计提供参考依据。     

基于有限元的玉米联合收获机底盘车架模态分析

为研究某玉米联合收获机底盘车架的振动特性,应用大型有限元软件ANSYS对其进行模态分析,得到了前8阶模态特性的固有频率以及振型特征。同时,将模态分析所得结果与收获机受到的激励频率进行对比,确定了该车架结构的安全性和可靠性,为后续的其它动力学分析奠定了基础,具有一定的现实意义。     

叶片出口角对化工离心泵性能的影响

为了研究叶片出口角对化工离心泵性能的影响,以一台比转数为180的化工离心泵为研究对象,将叶片出口角从22°依次增大到27°,37°和47°. 应用ANSYS 14.5软件进行数值计算,结果表明:叶片出口角对外特性影响显著,适当增大叶片出口角可以提高扬程及效率,但也不宜过度增大到47°;随着叶片出口角的增大,叶轮进口的低压区域逐渐向叶轮出口方向扩大,压力分布趋于紊乱,且在工作面附近有逆压梯度存在,会聚集不稳定的低压流体;在额定工况下,叶片出口角小于37°时,压力脉动幅值较小,且高频脉动很小;次主频有随叶片出口角的增大向低频处转移的趋势;4个方案叶轮所受径向力都是在额定工况下达到最小,并在小流量下差异性最大;不同工况下叶片出口角为27°的叶轮所受径向力最小,这说明对非定常特性的影响,叶片出口角存在一个最优值.此外,针对叶片出口角为22°的模型进行了性能试验,对比发现数值计算的结果是可信的.     

曲轴疲劳试验机的模态分析

采用有限元法,在ANSYS软件中对谐振器的模态进行分析,提取了固有频率,并与实际测量的固有频率值进行了比较,得出的模拟值与实际值相一致的结论,对于预估结构的固有频率及优化设计该结构具有指导意义。     

基于压力脉动和时序分析的离心泵空化特征提

根据压力脉动幅值对空化变化相当敏感的特点,利用离心式水泵试验平台模拟空化现象,获取水泵出口压力信号.研究发现,在空化发生时刻,水泵出口压力的轴频幅值增大,且存在很多低频脉动成分.同时,根据试验获取的壳体振动和出口压力信号,分别建立该水泵正常运行的时间序列数学模型,利用模型残差的方差值判别离心泵的运行状态,实现对其空化特征的识别.     

带预应力的高速离心泵转子模态分析

高速离心泵被广泛应用于炼油、石油化工和航天技术等领域.但随着转速的提高，对高速离心泵的运行稳定性和可靠性要求越来越高。因此，通过CFX对高速离心泵进行定常流场分析，将分析结果通过相应的接口导入ANSYSWORKBENCH中进行单向流固耦合分析，计算出高速离心泵转子在空气中、水中受流固耦合作用力时的临界转速和振型，对高速离心泵的优化设计、稳定运行和防止事故发生具有重要意义。结果表明：高速离心泵正常运行时的转速小于其临界转速，因此不会发生共振。在叶片中最大等效应力出现在叶片的出口处，流固耦合作用力降低了高速离心泵转子的一二界固有频率。重力和离心力在一定程度上降低了高速离心泵的临界转速，但影响很小。     

斗式黑水虻处理猪粪有机肥取料机设计与试验

针对黑水虻处理的猪粪有机肥在取料输送过程中劳动强度大、作业效率低的问题,根据黑水虻养殖工艺流程与有机肥物理特性,设计了一种斗式取料机。采用离散元软件构建了有机肥斗轮机械部件耦合仿真模型,运用单因素试验方法获得了斗轮进给速度、料斗转速、料斗数量对单斗平均取料量、变异系数的影响规律,并确定了各因素取值范围。在单因素试验基础上,运用Box Behnken中心组合试验方法,以斗轮进给速度、料斗转速、料斗数量为试验因素,进行了三因素三水平二次回归正交试验。建立了响应面数学模型,分析了各因素对作业效果的影响,同时对影响因素进行了综合优化。结果表明:对单斗平均取料量与变异系数影响显著顺序由大到小均为料斗转速、料斗数量、斗轮进给速度;最优工作参数组合为斗轮进给速度65 mm/s、料斗转速8.25 r/min、料斗数量3个,在最优工作参数组合下,单斗平均取料量、变异系数的理论优化值与试验值分别为4.008、4.236 kg和3.19%、3.37%,二者相对误差为5.38%、5.34%,仿真试验和台架试验结果吻合度较好。     

射流式离心泵内场流体动力噪声特性分析

对JET750G1型射流式离心泵内场噪声进行数值计算及试验,分析该泵过流部件诱发的流动噪声和流激噪声特性。采用大涡模拟法进行不同工况的非定常数值计算,输出各过流部件表面的压力脉动作为偶极子声源。运用声学有限元方法预测流动噪声;运用声学有限元耦合结构有限元方法预测流激噪声。搭建射流式离心泵内场噪声测试系统,用水听器对泵出口的流体动力噪声进行测试,获得噪声的时域和频域信息。分析结果表明:噪声在轴频和叶频处计算和试验测试误差在4%以内;叶轮和导叶的动静干涉以及流体和结构的共振均是诱发射流式离心泵内场噪声的重要因素,过流部件自身的结构特性对内场噪声有一定影响;流动噪声整体大于流激噪声,表明内场噪声主要由流体的压力脉动特性决定;叶轮旋转偶极子声源诱发的内场噪声在轴频(47.5 Hz)处达到180 d B左右,在射流式离心泵的内场噪声中起主导作用。研究结果为射流式离心泵的低噪设计提供了参考。     

整车刚柔多体全浮式驾驶室悬置隔振仿真

在考虑车架弹性的基础上研究了全浮式驾驶室悬置隔振问题,建立了整车刚柔多体参数化模型,并进行了仿真.分析了不同车架柔性对全浮式驾驶室平顺性的影响.结果表明,车架的固有频率、相应振型对全浮式驾驶室平顺性均有影响,如果车架第1阶固有频率小于10 Hz或者更低,则平顺性变差.     

柴油机防爆系统气体流动特性

建立了防爆栅栏的流体动力学模型,利用CFD软件对防爆栅栏的内部流场进行了计算分析,并进行了发动机台架实验验证。结果表明,防爆栅栏两端的方管长度对其性能有着重要影响,加长防爆栅栏进出口端的方管,可以减小气体流动的局部损失,增加气流的稳定性,改善进、排气性能,提高发动机的动力性和经济性。     

基于ANSYS软件的拖拉机轴承和齿轮接触载荷分析

变速箱是重型履带拖拉机的核心部件,随着现代拖拉机吨位和速度的不断提高,对变速箱齿轮的要求越来越高。为了提高拖拉机变速箱齿轮设计的效率和准确性,将ANSYS有限元分析引入到了拖拉机齿轮设计过程中,并建立了齿轮接触的三维有限元模型,采用自由网格对网格进行了划分,并设置接触体后对齿轮的接触载荷和固有频率特性进行了有限元数值计算,得到了应力分布和固有频率特征数据。为了验证有限元计算的可靠性,以齿轮的失效性检验为例,采用实际检测和有限元分析计算两种方法对失效性进行了测试,结果表明:采用实际检测和有限元分析的结果吻合,从而验证了有限元分析的可靠性。     

余热排出泵内部压力脉动特性分析

为了研究余热排出泵内部压力脉动特性,基于ANSYS CFX软件,采用SST湍流模型,对模型泵进行三维非定常数值模拟,得到了余热排出泵的水力性能,并与试验结果进行对比,计算了泵内不同位置的压力脉动情况,对计算结果进行了时域和频域分析.研究结果表明:叶轮与导叶内的压力脉动均呈现周期性变化,叶轮内周期为7,压力脉动与导叶叶片数密切相关,导叶内周期为5,压力脉动与叶轮叶片数密切相关;叶轮进口、中间流道、叶轮出口的压力脉动系数幅值分别为0.018 23,0.106 76,0.177 51,压力脉动信号逐渐增强,导叶进口、中间流道、导叶出口的压力脉动系数幅值分别为0.095 56,0.076 02,0.012 44,压力脉动信号逐渐减弱;叶轮内监测点的主频均为7f_p,压力脉动主要由转频决定,从叶轮进口至出口导叶的影响程度逐渐增强,导叶进口主频为15f_p,中间流道和出口主频为5f_p,导叶内压力脉动主要由叶频决定,沿流道至出口叶轮的影响逐渐削弱;蜗壳监测点主频为35f_p,压力脉动主要由叶频决定,且与导叶叶片数相关.