Softvér na dynamiku rotorov na prediktívnu analýzu rotujúcich strojov

Vodopádová parcela ukazuje presun skladu. Krivka zobrazuje 3D frekvenciu (os x, pozdĺž prednej časti grafu), uhlovú rýchlosť (os y, pozdĺž bočnej strany grafu) a amplitúdu (os z vo vertikálnom smere grafu). Farebné znázornenie tiež ukazuje amplitúdu posunu.

Rozsiahle modelovacie nástroje pre rotory a hydrodynamické ložiská

So simulačnou platformou COMSOL Multiphysics® a jej ďalšími modulmi máte prístup k množstvu preddefinovaných modelovacích nástrojov, fyzikálnym rozhraniam, ktoré sú prispôsobené konkrétnym oblastiam analýzy. Modul Rotordynamics Module ponúka päť vyhradených rozhraní pre presné modelovanie rotorov a ložísk:

1. Polovodičové rozhranie rotora na modelovanie rotora ako 3D modelu vytvorené pomocou softvéru CAD alebo pomocou integrovaných funkcií CAD programu COMSOL Multiphysics ®.
2. Rozhranie tyčového rotora pre približné modelovanie rotora pomocou 1D líniových prvkov a idealizovaných komponentov (napr. Bodových hmotností).
3. Hydrodynamické rozhranie ložiska pre podrobné modelovanie ložísk, pri ktorom je pomocou Reynoldsovej rovnice opísaný mazací film v ložisku.
4. Polovodičový rotor s rozhraním hydrodynamického ložiska pre kombináciu 3D rotora a jeho hydrodynamického ložiska.
5. Tyčový rotor s rozhraním hydrodynamického ložiska Zohľadnenie 1D rotora a jeho hydrodynamického ložiska.

Môžete tiež kombinovať modul Rotordynamics s ďalšími modulmi z produktovej rady COMSOL. Napríklad kombináciou modulu Rotordynamics s modulom Multibody Dynamics môžete spustiť simuláciu závislú od času, aby ste predpovedali vibrácie súkolesia pre aplikovaný krútiaci moment.

3D analýza zostáv rotujúcich strojov

Aby ste získali čo najpodrobnejší popis zostavy rotačného stroja, musíte opísať všetky príslušné komponenty vo forme 3D modelov. Polovodičové rozhranie rotora umožňuje dynamickú analýzu rotora takýchto 3D telies.

Pomocou tohto prístupu môžete mapovať asymetrie, nerovnováhy a geometricky nelineárne procesy v systéme. Vysoká úroveň detailov tiež umožňuje zohľadniť efekty ako zmäkčenie odstreďovania alebo stuhnutie systému v dôsledku odstredivých síl. Rozhranie rotora v pevnej fáze je najužitočnejšie, keď potrebujete explicitné výsledky simulácie pre deformácie a napätia v rotore a jeho komponentoch.

1D idealizácia rotora pre výpočtovo efektívnu simuláciu dynamiky rotora

Ak chcete vykonať výpočtovo menej rozsiahlu simuláciu, môžete použiť rozhranie tyčového rotora v module Rotordynamics. Pomocou tohto rozhrania je rotor opísaný ako lúč Timoshenko.

Oddelenie zložiek axiálneho, ohybového a torzného namáhania je možné pomocou 1D formulácie. Náboje pripevnené k rotoru sú tiež idealizované a ich základné vlastnosti sú špecifikované v bodoch geometrie. Údaje o priereze rotora prúdia do základných rovníc vo forme parametrov. Formulácia 1D sa môže použiť, keď sú rozmery prierezu oveľa menšie ako rozmery rotora v pozdĺžnom smere. Pomocou rozhrania tyčového rotora môžete presne simulovať deformácie rotorov, ktoré majú štíhlosť až 0,2.

Modelové ložiská v zostavách rotorov

Ložiská a základy sú pre zostavu rotora nevyhnutné. Sú to komponenty, ktoré spájajú rotor s krytom. Správanie rotora citlivo závisí od typu skladu. Toto musí byť preto popísané podrobne, čo je ľahko možné pomocou funkcií modulu Rotordynamcs.

ložiská

Klzné ložiská obmedzujú translačný pohyb hriadeľa v priečnom smere a jeho otáčanie okolo oboch priečnych osí. Mazanie ložísk možno opísať pomocou Reynoldsovej rovnice, ak je dôležitá presná znalosť tlakovej krivky. Alternatívne je možné použiť zjednodušené popisy.

Zjednodušené modely

Zjednodušený popis klzných ložísk je možný pomocou nasledujúcich metód:

• Ložiská bez vôle
  • Predpokladá sa, že medzi hriadeľom a ložiskovým puzdrom nie je vôľa.
• Valčekové ložiská
  • Na základe Ocvirkovej teórie tento ložiskový model pracuje so systémom pružiny a tlmiča. Dynamické koeficienty tuhosti a tlmenia môžu byť známe alebo neznáme. Ak to nie je známe, môžete to vyhodnotiť ako funkciu vlnového pohybu v ložisku.
• Konštanta pruženia a tlmenia
  • Tento model popisuje ložisko pomocou systému pružiny a tlmiča. Účinok axiálnej pružiny, ako aj rotáciu okolo priečnych osí rotora, je možné opísať pomocou koeficientov tuhosti a tlmenia, ktoré je možné určiť aj ako funkciu, napríklad v závislosti od pohybu základu. Je tiež možné použiť experimentálne určené údaje alebo údaje z iných simulácií.
• Sila a okamih
  • Namiesto simulácie ložiska môžete tiež určiť reakčné sily a momenty na hriadeli prostredníctvom experimentálnych údajov alebo ako funkcie pohybu hriadeľa.

Hydrodynamické klzné ložiská

Chovanie klzných ložísk môžete podrobne modelovať pomocou rozhrania hydrodynamického ložiska. Toto rozhranie obsahuje preddefinované fyzikálne nastavenia, ktoré umožňujú modelovanie distribúcie tlaku v mazive riešením Reynoldsovej rovnice.

Môžete ho použiť na analýzu klzného ložiska a jeho vlastností z hľadiska tuhosti a tlmenia. Existuje tiež možnosť použiť na preskúmanie dynamiky celej zostavy viacfyzikálne spojenie s polovodičovými rotormi alebo tyčovými rotormi. Tieto rozhrania ponúkajú integrované modely pre nasledujúce typy hydrodynamických ložísk:

• Valcovitý
• Eliptický
• Premiestnený sklad hier s citrónom
• Viacdrážkové ložiská
• Naklonené sedadlo
• Vlastné

Axiálne ložiská

Na analýzu axiálnych ložísk, ktoré obmedzujú axiálny pohyb rotora a rotáciu okolo priečnych osí, môžete použiť zjednodušené parametre ložísk. Nasledujúce zjednodušené metódy sú k dispozícii v module Rotordynamics:

• Ložisko bez vôle
  • Tento model môžete použiť na úplné obmedzenie axiálneho pohybu rotora a rotácie okolo priečnych osí. Je to užitočné, keď vplyv ložiska nie je podstatný pre dynamiku zostavy rotora.
• Konštanta pruženia a tlmenia
  • Tento model popisuje ložisko pomocou systému pružiny a tlmiča. Účinok axiálnej pružiny, ako aj rotáciu okolo priečnych osí rotora, je možné opísať pomocou koeficientov tuhosti a tlmenia, ktoré je možné určiť aj ako funkciu, napríklad v závislosti od pohybu základu. Je tiež možné použiť experimentálne určené údaje alebo údaje z iných simulácií.
• Sila a okamih
  • Pri tejto metóde sa reakčné sily a momenty určujú priamo prostredníctvom experimentálnych údajov alebo ako funkcia pohybu základu.

nadácia

Základom sú komponenty, na ktorých spočívajú ložiská. Môžete navrhnúť základy v dizajne zostavy rotora nasledovne:

• Opravené
  • Keď je pohyb základne tuhý alebo podstatne neovplyvňuje odozvu rotora.
• Emocionálne
  • Keď sú základ a pohyb ložísk vystavené vonkajším vibráciám. Môžu byť opísané buď pomocou údajov, rovnice, funkcie alebo pomocou výsledkov iných simulácií COMSOL Multiphysics ®.
• Flexibilné
  • Pružný základ môže zmeniť kritickú rýchlosť rotora a tento model ho zachytí v prípadoch, keď je známa ekvivalentná tuhosť základu.

Realizované typy štúdií

Vďaka štúdiám obsiahnutým v module Rotordynamics môžete analyzovať dynamiku zostavy rotora.

Modul Rotordynamics Module umožňuje zohľadniť zdanlivé sily (vrátane odstredivých). Tieto zdanlivé sily musia byť opísané v referenčnom systéme rotujúcom s rotorom.

Z toho vyplýva, že účinky zotrvačnosti môžu nastať ako stacionárne sily v dynamickej analýze rotora, zatiaľ čo gravitačná sila, ktorá je stacionárna v konvenčnej analýze, sa javí ako dynamická, sínusovo sa meniaca sila z pohľadu pohyblivého referenčného systému. Dynamická analýza rotora sa líši od bežných analýz.

Typické vlastnosti rotorového systému možno určiť v časovej a frekvenčnej oblasti. Vo frekvenčnom rozsahu je možné určiť ako prirodzené frekvencie systému, tak aj frekvenčnú odozvu na harmonicky pôsobiace zaťaženie.

Súhrnne sú k dispozícii nasledujúce typy štúdií:

Vizualizujte svoje simulácie dynamiky rotora pomocou rôznych typov grafov

S modulom Rotordynamics môžete vytvárať jasné a stručné vizualizácie vašich výsledkov simulácie a sprístupňovať údaje pre ďalšie aplikácie a analýzy. V tomto module si môžete vybrať z rôznych typov grafov, ktoré sú špecifické pre aplikácie s dynamikou rotora. Tie obsahujú: