设计研究 Design&Research
4M12型压缩机曲轴多柔体动力学仿真分析泰瑶1，纵文斌1，张伟伟1，屈宗长1，孙锐艳2
(1.西安交通大学能源与动力工程学院，陕西西安710049；2.吉林油田勘察设计院，吉林松原138000）
[摘要]：将多柔体动力学应用到曲轴的仿真计算中，运用多体动力学仿真软件ADAMS进行多柔体动力学仿真，得到曲轴在实除工作过程中的动态载荷。利用有限元ANSYS软件对该曲轴进行解态响应分析，得到曲轴的应力分布云图及危险节点
应力随时间变化曲线，是曲轴进行疲势寿命分析的前提，为曲轴的设计提供理论指导。[关键词]：曲轴；柔体；动力学仿真；有限元
中图分类号：TH457
文献标志码：A
文章编号：1006-2971(2015)05-001006
Analysisofthe4Mi2TypeCompressorCrankshaftFlexibleMulti-body DynamicsSimulation
QIN-Yao', ZONG Wenbin', ZHANG Weiwei', QU Zongchang', SUN Ruiyan?
(1.School of Energy and Engineering Xi'an Jiaotong University, Xi'an 710049, China; 2.Survey and Design Institute of Jilin Oil Field, Songyuan 138000, China)
Abstract:Flexible multibody dynamics is introduced into the simulation and computation of crankshaft, and combined with the ADAMS which can do multi-body dynamics simulation. Then the dynamic load of crankshaft can be obtained in the actual working process. At last, by using the finite element ANSYS software to analyze the transient response of crankshaft, the stress cloud of differ-ent times and the actual stresstime history of the crankshaft's maximal stress area can be got. This paper provides a prerequisite to
analyze the fatigue life of crankshaft and the theoretical guidance for the design of the crankshaft. Key words:crankshaft; flexible body; dynamics simulation; finite element
1引言
曲轴作为压缩机中最主要运动部件之一，其动力学特性对压缩机运行的可靠性有较大的影响。在实际工作过程中，在周期性变化的气体力、惯性力、力矩的共同作用下，极易发生疲劳破坏，以致产生严重的后果。目前，随着往复压缩机向着多列高速方向发展，使得曲轴的实际工作条件越来越复杂，相应的对曲轴的安全性和可靠性提出了更高的要求。曲轴传统的研究方法多是基于简单的强度分析和静力学疲劳寿命分析，并没有考虑动力学特征，常常使得对曲轴的疲劳寿命评
估造成一定的误差。收稿日期：2015-01-10
基金项目：国家重大科技专项(2011ZX05054) 10cm质缩机建术
本文以4M12型往复压缩机曲轴为研究对象，运用有限元法对其进行模态分析，得到曲轴前10 阶的固有频率和其对应的振型，通过ADAMS生成曲轴柔性体模型，并对其进行仿真分析，得出曲轴柔性体在对应时刻的运动状态及节点的等效应力变化，为研究曲轴的疲劳寿命提供依据，对曲轴结构设计、结构优化和工作中后期的维护工作都有着重要的意义。
曲轴有限元模型 2
由于曲轴结构比较复杂，在其实际工作过程中，承受着周期变化的交变载荷。为减小曲轴的轴颈与曲柄、曲柄与曲柄销等这些不同界面的连接处出现应力集中现象，连接处都设置有半径一
2015年05期（总第253期）题