当前位置:首页 >> 机械/仪表 >>

基于Solidworks的钻机机架模态分析


基于 Solidworks 的岩芯钻机机架模态分析
摘要:在 Solidworks 平台上对岩心钻机机座进行三维建模,并建立算例进行模态分析;计 算外界激振频率,并将其结果与模态分析结果进行分析对比,验证机架的设计安全性。 关键词:岩心钻机、有限元分析、模态分析 0 引言:岩心钻机机架由滑台和底座构成,是岩心钻机所有部件的安装平台。在钻进作业过 程中, 动力机与高速旋转

的回转器会引发机架产生振动, 如果外界激振频率与机架固有频率 过于接近便会引发共振,产生严重后果。因此,需要将机架固有频率与外界激振频率进行分 析对比。 1 分析前的准备:在 Solidworks 中完成岩心钻机机座装配体的建模,并新建频率分析算例, 设定材质为 Q235,使用最高品质单元格对模型进行划分(如图 1 所示) ,并添加约束条件。

图 1 网格划分

图 2 一阶模态

图 3 二阶模态

图 4 三阶模态 图 5 四阶模态 图 6 五阶模态 2 结果分析:一阶振型(如图 2 所示)的频率为 242.83Hz,最大位移处位于滑台后方顶部, 位移方向为 Z 轴方向,其它部位的位移量则接近于 0。二阶振型(如图 3 所示)的频率为 294.5Hz,最大位移处位于滑台前方顶部,位移方向为 Z 轴方向,其它部位的位移量则接近 于 0。三阶振型(如图 4 所示)的频率为 335.82Hz,最大位移再次出现在了滑台后方顶部, 位移方向以 X 轴方向为主。滑台前方顶部也出现了 X 轴方向的轻微位移。四阶振型(如图 5 所示)的频率为 412.82Hz,最大位移出现在了滑台前方顶部,位移方向以 Z 轴方向为主。 滑台后方顶部也出现了 Z 轴方向的轻微位移。五阶振型(如图 6 所示)的频率为 465.33Hz, 最大位移出现在了滑台后方动力机安装处,位移方向以 Y 轴方向为主,滑台后方顶部则出 现了 Z 轴方向的轻微位移。 3 外界激振频率分析: 岩芯钻机主要的工况为钻进作业, 作业过程中主要有两种外界激振源, 一是动力机的振动,二是的回转器带动钻具高速旋转时产生的振动。 首先分析动力机的激振频率。钻机的动力机已选定为 2135G 型双缸直列四冲程柴油机, 该型柴油机怠速转速为 600r/min,额定工作转速为 2000r/min。柴油机的振动主要是由活塞 改变运动方向引发的,可用 1 式计算柴油机的激振频率。 f = (n/60)× M (1) 式中:n——内燃机的工作转速 M——内燃机气缸数量的一半 将柴油机怠速转速、 额定工作转速与气缸数量代入式中, 得出柴油机的激振频率范围为 10~33.3Hz。动力机的激振频率远低于机座的一阶固有频率,因此可基本排除动力机引发机 架共振的可能性。

接下来分析钻具回转产生的激振频率。钻具的回转运动是由钻机的回转器来驱动的, 钻具的实际转速在回转器的设计转速范围之内,最低设计转速 135 r/min,最高设计转速为 1588 r/min。钻具回转的激振频率可用 2 式计算。 f = n/60 (2) 将回转器的最低设计转速与最高设计转速的数值代入式中, 可得出钻具回转的激振频率范围 是 2.25~26.5Hz。从结果来看,回转器所产生的激振频率略低于柴油机所产生的激振频率, 故此也可排除回转器引发机架共振的可能性。 4 结语:通过模态分析,确定了共振可能对机架产生的影响;通过岩芯钻机机架的模态分析 结果和外界激振频率分析结果的数据对比,基本排除了机架在正常工况下发生共振的可能 性,完成了一项重要的样机安全性论证。


相关文章:
车架的模态分析
Frame 模型的模态分析 班级:T943-1 姓名:王子龙 学号:20090430124 Frame 模型的模态分析 T943-1-24 王子龙 20090430124 一、模型问题描述 1、如图所示 1,机架...
基于Solidworks直线振动筛模态分析
基于Solidworks直线振动筛模态分析_机械/仪表_工程科技_专业资料。基于 Solidworks 直线振动筛模态分析 摘要:以 ZKK3642 直线振动筛为研究对象,采用 Solidwork 分析模块...
ANSYS在车架模态分析中的应用
ANSYS在车架模态分析中的应用ANSYS在车架模态分析中的应用隐藏>> 模一. 分析目的 态 分 析 报 告 图1 熟悉和掌握模态分析的理论及其分析方法,并能够解决工程中...
模态分析作业
3.以工作模态分析为例介绍国内外现状传统的实验模态分析与参数辨识技术是基于频率响应函数的测量而展开的, 它要求对实际结构施加一组可控、可观的激励,同时测取其...
模态分析
理论模态分析基于线性振动理论、有限 元理论的, 它通过计算机及工程分析软件, ...本文在三维造型软件SolidWorks中建立了风刀吹风管的几何模型, 为了提高 风刀吹风...
机架-频率分析-1
SolidWorks 文档 (E:\比赛\有限元分析\机架模态分析) 单位单位系统: 长度/位移...基于曲率的网格 4点 0 mm 0 mm 高 关闭 网格信息 - 细节节点总数 单元总数...
基于Solidworks的机床横梁有限元模态分析
Solidworks 的机床横梁有限元模态分 析 作者:洪波 来源:《职业· 中旬》2013 年第 02 期 摘要:本文主要介绍如何使用 Solidworks 设计机床零部件,并进行有限元分析...
基于Solidworks的机床横梁有限元模态分析
基于Solidworks的机床横梁有限元模态分析_军事/政治_人文社科_专业资料。基于 Solidworks 的机床横梁有限元模态分析 摘要:本文主要介绍如何使用 solidworks 设计机床零部件...
关于数控机床模态分析的综述
[3] 理论模态分析方法是基于结构动力学原理,根据结构的设计方案、图纸、先 验...首先采用 SolidWorks 软件得到整机的三维模型,建立该机床整机结构动力特征方程,通过...
更多相关标签:
solidworks模态分析 | solidworks 机架画法 | solidworks机架 | solidworks如何画机架 | 模态分析 | ansys 模态分析 | ansys模态分析25例 | 模态分析理论与试验 |