摘要： 为了研究裂纹对往复压缩机曲轴的影响，分别对有裂纹曲轴和无裂纹曲轴进行了有限元分析，经仿真计算求得有无裂纹两种情况下的曲轴模态频率、变形和应力值，研究结果和研究方法可以为往复压缩机的故障诊断和在线状态监测提供参考。

Abstract： In order to study the influence of cracks on the crankshaft of reciprocating compressor， finite element analysis was carried out on the crankshaft with cracks and the crankshaft without cracks. The modal frequency， deformation and stress values of the crankshaft with and without cracks were obtained by simulation calculation. The research results and methods can provide reference for fault diagnosis and on-line condition monitoring of reciprocating compressor.

关键词： 裂纹;往复压缩机;曲轴;模态分析

Key words： crack;reciprocating compressor;crankshaft;modal analysis

中圖分类号：TB652                        文献标识码：A              文章编号：1674-957X（2021）17-0054-02

0  引言

曲轴是发动机、往复压缩机中的关键运动部件。在工作循环中受到交变力的作用下，是较难加工且易损坏的常见零件。文献[1]利用材料力学金相实验的方法分析了柴油机曲轴网状裂纹缺陷的成因。文献[2]运用ADAMS和ANSYS等软件分析了轴颈圆角处产生裂纹后的剩余寿命。文献[3]运用ADAMS软件工具，在考虑到裂纹深度和长短轴比两个因素影响下，建立了内燃机曲轴几何形状因子的表达式。文献[4]对比分析了曲轴含裂纹时往复压缩机十字头在旋转方向不同时对机体的作用规律。本文通过有限元仿真分析裂纹有无两种情况下曲轴的模态特性。

1  含裂纹的往复压缩机曲轴建模

以某型号的压缩机曲轴为研究对象并对其进行适当简化，采用CATIA软件进行建模，假设裂纹位于靠近动力输入一侧的曲柄中间位置上，如图1所示。

2  仿真计算及结果分析

由于CATIA软件和ADAMS软件都集成于SIMDESIGNER软件，可以通过在SIMDESIGNER中定义曲轴的负载，将模型导入到SD Structures Workbench平台中进行模态分析，本文Element type 选择为Parabolic。

曲柄宽度60mm，分别对曲轴无裂纹和曲轴裂纹长度为55mm两种情况仿真分析。……