Rotordinamikai szoftver a forgó gépek prediktív elemzéséhez
Elemezze a forgó gépek dinamikáját a Rotordynamics modul segítségével
A nyomáseloszlás a csapágyak kenőanyagában (3D modell, színábrázolás), von Mises feszültség (3D modell, kék színgradiens) és a csapágyak elmozdulása (pálya diagram) a rotor dinamikájának elemzése eredményeként.
Prediktív rotordinamikai szimuláció
A forgórész dinamikájának ismerete fontos olyan alkalmazásokban, amelyek forgó gépeket és alkatrészeket tartalmaznak, például az autóiparban és az űriparban, az áramtermelésben, valamint az elektromos termékek és háztartási készülékek tervezésében. A forgó gépek fizikai viselkedését erősen befolyásolják a rezgések, melyeket maguk a gépek forgása is felerősíthet. A tökéletesen szimmetrikus rotorszerelvények sebességtől függő természetes frekvenciákkal rendelkeznek. A hiányosságok és egyensúlyhiányok bonyolult módon gerjeszthetik ezeket a frekvenciákat. Forgó alkatrészekkel rendelkező gépek tervezésénél szükség van egy hatékony módszerre, amely figyelembe veszi ezt a viselkedést, valamint optimalizálja a működést és a teljesítményt.
Használhatja a Rotordynamics modult, amely a Strukturális Mechanika modul kiterjesztése, a rotorrezgések hatásainak elemzésére és az elfogadható határok között tartására. Az ebben a modulban értékelhető változók közé tartoznak a kritikus sebességek, a természetes frekvenciák, a stabilitási küszöbök, valamint a rotor álló és átmeneti reakciói az egyensúlyhiányra. Ezenkívül a különböző alkatrészek közötti kölcsönhatások az egész szerelvényen belül nyomon követhetők.
A Rotordynamics modul segítségével meghatározhatja a különféle álló és mozgó rotor alkatrészek, például agyak és csapágyak hatását a rotor viselkedésére. Értékelheti az eredményeket közvetlenül a szoftveres környezetben, és bemutathatja őket például Campbell-diagramként, pálya-rajzként, vízesés-diagramként vagy örvény-diagramként.
További képek:
A von Mises feszültségei és a főtengely különféle csapágyainak keringési görbéje a szilárdtest rotor interfészből.
Egy vízeséses telek egy raktár elmozdulását mutatja. A görbe 3D-ben mutatja a frekvenciát (x-tengely, a diagram eleje mentén), a szögsebességet (y-tengely, a diagram oldala mentén) és az amplitúdót (z-tengely a diagram függőleges irányában). A színábrázolás a váltás amplitúdóját is mutatja.
Kiterjedt modellező eszközök rotorokhoz és hidrodinamikus csapágyakhoz
A COMSOL Multiphysics ® szimulációs platform és további moduljai révén hozzáférhet számos előre definiált modellezési eszközhöz, a fizikai interfészekhez, amelyek az elemzés meghatározott területeihez vannak igazítva. A Rotordynamics modul öt dedikált interfészt kínál a rotorok és csapágyak pontos modellezéséhez:
- A szilárdtest rotor interfész egy rotor 3D modellként történő modellezéséhez, amelyet CAD szoftver készített, vagy az integrált COMSOL Multiphysics ® CAD funkciókkal.
- A rudas rotor interfész a rotor hozzávetőleges modellezéséhez 1D vonalelemekkel és idealizált alkatrészekkel (pl. Ponttömegekkel).
- Hidrodinamikus csapágyfelület a csapágyak részletes modellezéséhez, amelyben a csapágy belsejében található kenőfóliát a Reynolds-egyenlet segítségével írják le.
- Szilárdtest rotor hidrodinamikus csapágyfelülettel a 3D rotor és annak hidrodinamikus csapágyának együttes figyelembe vételéhez.
- A rúdrotor hidrodinamikus csapágyfelülettel Az 1D rotor és annak hidrodinamikai csapágyának figyelembe vétele.
Kombinálhatja a Rotordynamics modult a COMSOL termékcsalád más moduljaival is. Például a Rotordynamics modul és a Multibody Dynamics modul kombinálásával egy időfüggő szimulációt futtathat, hogy megjósolhassa a sebességváltó egység rezgéseit egy alkalmazott nyomatékra.
A forgó gépegységek 3D elemzése
A forgógép-szerelvény lehető legrészletesebb leírása érdekében 3D-s modell formájában le kell írnia az összes érintett alkatrészt. A szilárdtest rotor interfész lehetővé teszi az ilyen 3D testek rotor dinamikus elemzését.
Ezzel a megközelítéssel feltérképezheti az aszimmetriákat, egyensúlyhiányokat, valamint a rendszer geometriai nemlineáris folyamatait. A magas szintű részletesség lehetővé teszi olyan hatások mérlegelését is, mint a centrifugális erők által okozott centrifugálás vagy a rendszer merevsége. A szilárdtest rotor interfész akkor a leghasznosabb, ha kifejezett szimulációs eredményekre van szükség a rotor és alkatrészeinek deformációihoz és feszültségeihez.
A rotor 1D-s idealizálása számítási szempontból hatékony rotordinamikai szimulációhoz
Ha számítási szempontból kevésbé kiterjedt szimulációt akar végrehajtani, használhatja a Rotordynamics modul rúd rotor interfészét. Ennek az interfésznek a segítségével a rotort Timoshenko gerendaként írják le.
Az 1D készítmény segítségével az axiális, a hajlító és a torziós feszültségkomponensek elválaszthatók. A rotorhoz rögzített agyakat szintén idealizálják, és alapvető tulajdonságaik a geometriai pontokon vannak meghatározva. A rotor keresztmetszeti adatai az alapul szolgáló egyenletekbe paraméterek formájában kerülnek be. Az 1D készítmény akkor használható, ha a keresztmetszeti méretek sokkal kisebbek, mint a rotor hossza. A rudas rotor interfésszel pontosan szimulálhatja a deformációkat a rotorokban, amelyek karcsúsági aránya legfeljebb 0,2.
Modellcsapágyak a rotor szerelvényekben
A csapágyak és az alapok elengedhetetlenek a rotor szerelvényhez. Ezek azok az alkatrészek, amelyek egy rotort csatlakoztatnak a házhoz. A rotor viselkedése érzékenyen függ a tárolás típusától. Ezt tehát részletesen le kell írni, ami a Rotordynamcs modul funkcióival könnyen megvalósítható.
csapágyak
A siklócsapágyak korlátozzák a tengely keresztirányú transzlációs mozgását és mindkét keresztirányú tengely körüli forgását. A csapágy kenése a Reynolds-egyenlet segítségével írható le, ha fontos a nyomásgörbe pontos ismerete. Alternatívaként egyszerűsített leírások is használhatók.
Egyszerűsített modellek
A siklócsapágyak egyszerűsített leírása a következő módszerekkel lehetséges:
- Visszacsapás nélküli csapágyak
- Feltételezzük, hogy a tengely és a csapágypersely között nincs játék.
- Hengeres csapágyak
- Ocvirk elmélete alapján ez a csapágymodell rugós lengéscsillapító rendszerrel működik. A dinamikus merevség és csillapítási együtthatók ismertek vagy ismeretlenek. Ha ismeretlen, értékelheti ezt a csapágy hullámmozgásának függvényében.
- Rugós és csillapító állandó
- Ez a modell leírja a csapágyat rugós lengéscsillapító rendszerrel. A tengelyirányú rugóhatás, valamint a rotor keresztirányú tengelyei körüli forgás merevség és csillapítási együtthatók segítségével írható le, amelyek függvényként is meghatározhatók, például az alapzat mozgásától függően. Kísérletileg meghatározott vagy más szimulációkból származó adatok is felhasználhatók.
- Erő és pillanat
- A csapágy szimulálása helyett kísérleti adatokkal vagy a tengely mozgásának függvényeként meghatározhatja a tengely reakcióerejét és nyomatékát is.
Hidrodinamikus siklócsapágyak
A hidrodinamikus csapágyfelülettel részletesen modellezheti a siklócsapágyak viselkedését. Ez az interfész tartalmazza az előre meghatározott fizikai beállításokat, amelyek lehetővé teszik a kenőanyag nyomáseloszlásának modellezését a Reynolds-egyenlet megoldásával.
Segítségével elemezheti a sima csapágyat és annak tulajdonságait a merevség és a csillapítás szempontjából. Lehetőség van arra is, hogy a szilárdtest rotor vagy a rudas rotor interfészekkel történő multifizikai kapcsolást alkalmazzuk az egész szerelvény dinamikájának vizsgálatához. Ezek az interfészek integrált modelleket kínálnak a következő hidrodinamikus csapágytípusokhoz:
- Hengeres
- Elliptikus
- Áthelyezett citrom vadraktár
- Többhornyos csapágyak
- Ferde ülés
- Egyedi
Tolócsapágyak
A rotor tengelyirányú mozgását és a keresztirányú tengelyek körüli forgást korlátozó tolócsapágyak elemzéséhez egyszerűsített csapágyparamétereket használhat. A következő egyszerűsített módszerek állnak rendelkezésre a Rotordynamics modulban:
- Visszacsapás nélküli csapágy
- Ezzel a modellel teljesen korlátozhatja a rotor axiális mozgását és a keresztirányú tengelyek körüli forgást. Ez akkor hasznos, ha a csapágy hatása nem jelentős a rotorszerelvény dinamikája szempontjából.
- Rugós és csillapító állandó
- Ez a modell leírja a csapágyat rugós lengéscsillapító rendszerrel. A tengelyirányú rugóhatás, valamint a rotor keresztirányú tengelyei körüli forgás merevség és csillapítási együtthatók segítségével írható le, amelyek függvényként is meghatározhatók, például az alapzat mozgásától függően. Kísérletileg meghatározott vagy más szimulációkból származó adatok is felhasználhatók.
- Erő és pillanat
- Ezzel a módszerrel a reakcióerőket és momentumokat közvetlenül a kísérleti adatokon keresztül vagy az alap mozgásának függvényében határozzák meg.
Alapítvány
Az alapok azok az alkatrészek, amelyeken a csapágyak nyugszanak. A forgórészszerkezet alapjait az alábbiak szerint modellezheti:
- Rögzített
- Amikor az alapzat mozgása merev, vagy nem befolyásolja jelentősen a rotor reakcióját.
- Érzelmi
- Amikor az alap és a csapágy mozgása külső rezgéseknek van kitéve. Ezek leírhatók adatokkal, egyenlettel, függvénnyel vagy más COMSOL Multiphysics ® szimulációk eredményeivel.
- Rugalmas
- A rugalmas alap megváltoztathatja a rotor kritikus sebességét, és ez a modell rögzíti azokat olyan esetekben, amikor az alap egyenértékű merevsége ismert.
Megvalósult tanulmánytípusok
A Rotordynamics modulban található tanulmányokkal elemezheti a rotorszerelvény dinamikáját.
A Rotordynamics modul lehetővé teszi, hogy figyelembe vegye a látszólagos erőket (beleértve a centrifugális erőket is). Ezeket a látszólagos erőket a rotorral együtt forgó referenciarendszerben kell leírni.
Ebből következik, hogy a tehetetlenségi hatások álló erőként fordulhatnak elő a rotor dinamikus elemzésében, míg a hagyományos elemzésben álló gravitációs erő dinamikus, szinuszosan változó erőként jelenik meg a mozgó referenciarendszer szempontjából. A rotor dinamikus elemzése eltér a hagyományos elemzésektől.
A rotorrendszer jellemző tulajdonságait az idő és a frekvencia tartományban lehet meghatározni. A frekvenciatartományban meghatározhatók mind a rendszer természetes frekvenciái, mind a harmonikusan ható terhelésekre adott frekvencia-válasz.
Összefoglalva, a következő vizsgálattípusok állnak rendelkezésre:
Vizualizálja rotordinamikai szimulációit különféle ábratípusokkal
A Rotordynamics modul segítségével világos és tömör megjelenítéseket hozhat létre a szimulációs eredményekről, és elérhetővé teheti az adatokat további alkalmazásokhoz és elemzésekhez. Ebben a modulban különféle telektípusok közül választhat, amelyek specifikusak a rotordinamikai alkalmazásokhoz. Ezek tartalmazzák: