基于ansys叶片泵泵体建模及模态研究

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1、基于ANSYS叶片泵泵体建模及模态研究【摘要】采用ANSYS有限元软件建立了叶片泵泵体的实体模型，并进行了模态分析，得到叶片泵泵体的固有频率和振型特征，分析了叶片泵的噪音频率范围，对叶片泵泵体结构参数进行了修改，使其固有频率远离叶片泵噪音频率范围，避免噪声的产生。为叶片泵的进一步研究提供了参考依据。【关键词】叶片泵；模态分析；泵体；噪音ModelingandmodalanalysisofpumpbodyofvanepumpbasedonFEMCHENHao(HuBeiAoLinhydraulicCoLtdSuizhou441300HubeiChi

2、na)[Abstract]EntitymodelofpumpbodyofvanepumpandmodalanalysisweredonebyusingANSYSfiniteelementsoftware・Thenthenatura.1frequencyandcharacteristicsofmodetypesweregained・Therangeofnoisefrequencyofvanepumpwasanalyzed.Thenaturalfrequencyofvanepumpwereoutofthefrequencyrangeofnoiseby

3、modifyingthestructureparametersofpumpbody.Noisewasavoided・Referencebasisforthefurtherstudyonvanepumpisprovided.［Keywords】Vanepump；Modalanalysis；Pumpbody；Noise叶片泵是液压泵中的主要产品，比较其它液压泵如柱塞泵具有运转平稳，重量轻，体积小等优点，近年来在国内得到快速发展［1-4］o且具有高速、高压、大功率以及低噪音特性的叶片泵以成为现在的发展趋势［5］。尤其低噪音的叶片泵成为国内外学者重点解决

4、的问题。国外在叶片泵噪声控制上主要采用预压缩，防止叶片脱离定子及比例减压等方法，如日本油研公司的“PV2R”系列高压叶片泵采用的3-4-5型高次曲线以及意大利埃托斯公司的“FEE”高压叶片泵采用的3-4-5-6型高次曲线，解决了叶片泵的噪声值过高问题。从振动学角度分析，零件的刚度影响着振动体的固有频率范围，通过修改叶片泵各零件的刚度，有效的控制各零件的固有频率出现在噪音的频率范围内。因此，本文以叶片泵的泵体为研究对象，采用ANSYS有限元方法对其进行模态分析，找出叶片泵泵体在噪音频域范围内的固有频率，并通过提高其刚度，避免这些频率的出现，从而降低

5、叶片泵在工作中的噪音的产生。1•叶片泵噪声的范围叶片泵噪声的频率一般可由下式给出：fH=kzn60HZ(1)式中：k—谐波次数,k=l,2,…；Z一叶片数，z=10；n一泵轴旋转速度，泵的工作范围n二600〜1800i7niin。叶片泵噪声谐波次数为2或4,且谐波次数为2、4时叶片泵噪声的频率分别为：f■二2*12（600〜1800）60=（240〜720）HZ（2）f■二4*12（600〜1800）60=（480〜1440）HZ（3）由此可知叶片泵的噪声范围为（240〜1440）HZo2.泵体有限元模型建立与模态分析2.1泵体模型的建立选择So

6、lid/10node92单元，泵体材料为HT300,其材料特性参数为：弹性模量：EX二1.2e5MPa、泊松比：u二0.25、密度：P=7.0e-9tonne/（mm）3O选择人工划分网格对泵体进行网格划分。划分结果如图1所示。在泵体泵盖接触的面上约束x、y、z三个自由度。指定分析类型为模态分析，采用BlockLanczos方法来进行模态分析。图1泵体网格划分Fig・1Thepumpbodymesh2.2模态分析为保证分析精确，定义输出前10阶模态的固有频率及振型，其结果如图2所示。图2泵体各阶频率Fig.2Thepumpbodyfrequenc

7、ybands由上频率图可知：泵体的1、2阶固有频率均处于叶片泵的噪声频率范围内，会发生共振，需要进行改进。泵体前6阶振型位移变化云图如图3所示。第一阶模态(fl=1097.3HZ)第二阶模态(f2=1186.9HZ)第三阶模态(f3=1560.7HZ)第四阶模态(f4=1625.3HZ)第五阶模态(f3=1654.7HZ)第六阶模态(f4=1819.1HZ)图3泵体有限元振动特性分析Fig.3Pumpbodyfiniteelementanalysisofthevibrationcharacteristic2.3泵体的改进泵体外连接处最容易更改，因

8、为他只涉及连接螺栓的长度，所以选取外连接法兰盘的厚度作为优化目标，改变它的厚度，由原来的16mm改为25mm。叶片泵轴改进前后前10阶固