Софтвер за динамика на роторот за предвидлива анализа на машините за ротирање

Анализирајте ја динамиката на ротирачките машини со модулот Ротординамика

роторот

Дистрибуција на притисок во лубрикантот на лежиштата (3Д модел, претстава на бојата), стрес на фон Мајзс (3Д модел, градиент на сина боја) и поместување на лежиштата (заговор на орбитата), како резултат на анализа на динамиката на роторот.

Симулација на предвидлива динамика на роторот

Познавањето на динамиката на роторот е важно во апликациите што вклучуваат ротирачки машини и компоненти, на пример, во автомобилската и воздушната индустрија, во производството на електрична енергија и во дизајнот на електрични производи и апарати за домаќинство. Физичкото однесување на ротирачките машини е под силно влијание на вибрациите, кои можат да се засилат со вртење на самите машини. Совршено симетричните склопови на роторот имаат природни фреквенции зависни од брзината. Несовршености и нерамнотежа можат да ги возбудат овие фреквенции на комплициран начин. Кога дизајнирате машини со ротирачки делови, има потреба од ефикасен начин да се земе предвид ова однесување и да се оптимизираат работењето и перформансите.

Можете да го користите модулот Ротординамика, што е продолжение на модулот за структурна механика, за да ги анализирате ефектите на вибрациите на роторот и да ги чувате во прифатливи граници. Различните варијабли што можат да се оценат во овој модул вклучуваат критични брзини, природни фреквенции, прагови на стабилност и стационарни и минливи реакции на роторот до нерамнотежа. Покрај тоа, интеракциите помеѓу различните компоненти може да се следат во рамките на целото собрание.

Со модулот Ротординамика можете да ги одредите ефектите на различните стационарни и подвижни компоненти на роторот, како што се хабови и лежишта, врз однесувањето на роторот. Можете исто така да ги оцените вашите резултати директно во софтверското опкружување и да ги презентирате, на пример, како Кембел дијаграми, парцели за орбити, заговори за водопади или заговор за вители.

Повеќе слики:

Напрегањата на Фон Мизес и заговор на орбитата на различните лежишта за коленестото вратило од цврстата состојба на роторот.

  • Вортексните парцели се користат при анализа на ротирачки машини симулирани со елементи на зраци. Патеката опфатена со компонентите, како што се лежишта и дискови, исто така може да биде вклучена во овие парцели.
  • Парцелите на Кембел покажуваат варијации во природните фреквенции на роторот во однос на брзината на роторот. Во напредниот вртлог, природната фреквенција се зголемува со брзината на роторот. Во назад вител, природната фреквенција се намалува со брзината на роторот. Како резултат, природните фреквенции преминуваат со зголемување на брзината на роторот (десно).
  • Парцела за водопад покажува поместување на магацин. Кривата ја покажува фреквенцијата (x-оска, долж предниот дел на заплетот), аголната брзина (y-оска, долж страната на заплетот) и амплитудата (z-оска во вертикална насока на заговорот) во 3Д. Претставата на бојата ја покажува и амплитудата на смената.

    Парцела за водопад покажува поместување на магацин. Кривата ја покажува фреквенцијата (x-оска, долж предниот дел на заплетот), аголната брзина (y-оска, долж страната на заплетот) и амплитудата (z-оска во вертикална насока на заговорот) во 3Д. Претставата на бојата ја покажува и амплитудата на смената.

    Широки алатки за моделирање на ротори и хидродинамички лежишта

    Со платформата за симулација COMSOL Multiphysics and и нејзините дополнителни модули, имате пристап до бројни претходно дефинирани алатки за моделирање, физичките интерфејси, прилагодени на специфични области на анализа. Модулот Ротординамика нуди пет посветени интерфејси за прецизно моделирање на ротори и лежишта:

    1. Интерфејс на ротор со цврста состојба за моделирање на ротор како 3D модел, создаден со користење на CAD софтвер или со користење на интегрирани функции COMSOL Multiphysics ® CAD.
    2. Интерфејс на шипки со ротор за приближно моделирање на роторот со употреба на 1D линиски елементи и идеализирани компоненти (на пр. Точки).
    3. Хидродинамички лежиште за детално моделирање на лежишта, во кој филмот за подмачкување во лежиштето е опишан со помош на равенката на Рејнолдс.
    4. Ротор со цврста состојба со хидродинамички лежиште за комбинирано разгледување на 3Д ротор и неговото хидродинамичко лежиште.
    5. Бар-ротор со хидродинамички лежиште за интерфејс Разгледување на 1D ротор и неговото хидродинамичко лежиште.

    Можете исто така да го комбинирате модулот Rotordynamics со други модули од палетата на производи COMSOL. На пример, со комбинирање на модулот Ротординамика со модулот за динамика на повеќе тела, можете да извршите симулација зависна од времето за да ги предвидите вибрациите на склопот на запчаникот за применет вртежен момент.

    3Д анализа на склопови на ротирачки машини

    За да добиете подетален опис на можниот склоп на ротирачка машина, мора да ги опишете сите компоненти вклучени во форма на 3Д модели. Интерфејсот на роторот во цврста состојба овозможува динамичка анализа на роторот на ваквите 3Д тела.

    Користејќи го овој пристап, можете да мапирате асиметрија, нерамнотежа и геометриски нелинеарни процеси во системот. Високото ниво на детали, исто така, овозможува да се земат предвид ефектите како омекнување на вртењето или вкочанување на системот како резултат на центрифугалните сили. Интерфејсот на роторот во цврста состојба е најкорисен кога ви требаат експлицитни резултати од симулација за деформации и напрегања во роторот и неговите компоненти.

    1Д идеализација на роторот за компјутерски ефикасна симулација на динамика на роторот

    Ако сакате да извршите компјутерски помалку обемна симулација, можете да го користите интерфејсот на роторскиот бар во модулот Ротординамика. Со помош на овој интерфејс, роторот е опишан како зрак Тимошенко.

    Раздвојување на аксијалните, свиткувачките и торзионите стресни компоненти е можно со помош на формулацијата 1D. Хабовите прикачени на роторот се исто така идеализирани и нивните основни својства се наведени на геометрските точки. Пресечни податоци за протокот на роторот во основните равенки во форма на параметри. Формулацијата 1D може да се користи кога димензиите на пресекот се многу помали од димензиите на роторот во надолжната насока. Со интерфејсот на бар-роторот можете прецизно да ги симулирате деформациите во роторите, кои имаат сооднос на витканост до 0,2.

    Модел на лежишта во склопови на ротори

    Лежиштата и темелите се неопходни за склопот на роторот. Тие се компонентите што го поврзуваат роторот со куќиштето. Однесувањето на роторот чувствително зависи од видот на складирањето. Затоа, ова мора да биде детално опишано, што е лесно можно со функциите на модулот Rotordynamcs.

    лежишта

    Обичните лежишта го ограничуваат преведувачкото движење на вратилото во попречната насока и неговото вртење околу двете попречни оски. Подмачкувањето на лежиштата може да се опише со помош на равенката на Рејнолдс ако е важно прецизно познавање на кривата на притисок. Алтернативно, може да се користат поедноставени описи.

    Поедноставени модели

    Поедноставен опис на обични лежишта е можен со користење на следниве методи:

    • Лежишта без реакција
      • Се претпоставува дека нема никаква игра помеѓу вратилото и грмушката на лежиштето.
    • Цилиндрични лежишта
      • Врз основа на теоријата на Оквирк, овој модел на лежиште работи со систем на амортизери за пружини. Коефициентите на динамичка цврстина и придушување можат да бидат познати или непознати. Ако е непознато, можете да го оцените ова како функција на движењето на бранот во лежиштето.
    • Константи на пролет и амортизација
      • Овој модел го опишува лежиштето со употреба на систем за амортизери на пружини. Аксијалното дејство на пружината, како и ротацијата околу попречните оски на роторот може да се опишат со помош на коефициенти на вкочанетост и придушување, што исто така може да се наведе како функција, на пример, во зависност од движењето на темелот. Исто така е можно да се користат експериментално утврдени податоци или податоци од други симулации.
    • Моќ и момент
      • Наместо да симулирате лежиште, можете исто така да наведете сили на реакција и моменти на вратило преку експериментални податоци или како функции на движење на вратило.

    Хидродинамички рамни лежишта

    Однесувањето на обичните лежишта можете детално да го моделирате со хидродинамичкиот лежиште за интерфејс. Овој интерфејс ги содржи предодредените физички поставки за да се овозможи моделирање на дистрибуцијата на притисокот во лубрикантот со решавање на равенката на Рејнолдс.

    Можете да го користите за да анализирате обичен лежиште и неговите својства во однос на вкочанетоста и амортизацијата. Исто така, постои можност за користење на мултифизичката спојка со цврста состојба на роторот или интерфејсот на роторскиот бар за да се испита динамиката на целиот склоп. Овие интерфејси нудат интегрирани модели за следниве хидродинамички типови на лежишта:

    • Цилиндрични
    • Елипсовидна
    • Поместен магацин за игри со лимони
    • Лежишта со повеќе жлебови
    • Наклонето седиште
    • Обичај

    Наносни лежишта

    За да ги анализирате потпорните лежишта, кои го ограничуваат аксијалното движење на роторот и ротацијата околу попречните оски, можете да користите поедноставени параметри на лежиштето. Следниве поедноставени методи се достапни во модулот Ротординамика:

    • Лежиште без реакција
      • Можете да го користите овој модел за целосно ограничување на аксијалното движење на роторот и ротација околу попречните оски. Ова е корисно кога ефектот на лежиштето не е значителен врз динамиката на склопот на роторот.
    • Константи на пролет и амортизација
      • Овој модел го опишува лежиштето со употреба на систем за амортизери на пружини. Аксијалното дејство на пружината, како и ротацијата околу попречните оски на роторот може да се опишат со помош на коефициенти на вкочанетост и придушување, што исто така може да се наведе како функција, на пример, во зависност од движењето на темелот. Исто така е можно да се користат експериментално утврдени податоци или податоци од други симулации.
    • Моќ и момент
      • Со овој метод, силите на реакцијата и моментите се специфицираат директно преку експериментални податоци или како функција на движењето на темелот.

    основа

    Темелите се компонентите на кои се потпираат лежиштата. Можете да моделирате темели во вашиот дизајн на склоп на ротор како што следува:

    • Поправен
      • Кога движењето на темелот е круто или значително не влијае на одговорот на роторот.
    • Емотивно
      • Кога основата и движењето на лежиштето се изложени на надворешни вибрации. Овие може да се опишат или со податоци, равенка, функција или со резултатите од другите симулации на COMSOL Multiphysics.
    • Флексибилен
      • Флексибилната основа може да ја промени критичната брзина на роторот и е зафатена од овој модел во случаи кога е позната еквивалентната цврстина на темелот.

    Спроведени типови на студии

    Со студиите содржани во модулот Ротординамика, можете да ја анализирате динамиката на склопот на роторот.

    Модулот Ротординамика ви овозможува да размислите за очигледните сили (вклучително и центрифугалните сили). Овие очигледни сили мора да бидат опишани во референтен систем што ротира со роторот.

    Од ова произлегува дека ефектите на инерција можат да се појават како стационарни сили во динамичката анализа на роторот, додека гравитационата сила, која е стационарна во конвенционалната анализа, се појавува како динамична, синусоидално различна сила од перспектива на движечкиот референтен систем. Динамичката анализа на роторот се разликува од конвенционалните анализи.

    Типичните својства на системот на роторот можат да се одредат во доменот на времето и фреквенцијата. Во опсегот на фреквенции, може да се утврдат и природните фреквенции на системот и фреквентниот одговор на оптоварувањата кои делуваат хармонично.

    Сумирајќи, следниве типови на студии се достапни:

    Визуелизирајте ги симулациите на вашата динамика на роторот со различни типови на заговор

    Со модулот Rotordynamics можете да создадете јасни и концизни визуелизации на резултатите од вашата симулација и да ги направите податоците достапни за понатамошни апликации и анализи. Во овој модул можете да изберете од различни типови на заговор кои се специфични за апликациите за динамика на роторот. Овие вклучуваат: