涡旋式压缩机涡旋体的分析

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1、2010年第1期(总219期)■设计研究文章编号:100622971(2010)0120001203涡旋压缩机涡旋体的模态分析赵斌(辽宁石油化工大学机械工程学院,辽宁抚顺113001)摘要:涡旋体是涡旋压缩机重要的零件之一。为了研究其振动特性,对其进行模态分析是十分必要的。首先,以圆的渐开线作为涡旋体的涡旋曲线,利用APDL建立了涡旋体的的三维模型,经过网格划分,生成有限元模型;然后利用ANSYS模态分析模块,采用BLOCKLANCZOS方法进行模态计算;最后得出其前6阶固有频率和振型,对涡旋体的设计、制造及维修有理论指导意义。关键词:涡旋体;ANSYS软件;模态

2、分析中图分类号:Tu311.3;TH45文献标识码:AModelAnalysisforScrollWrapofScrollCompressorZHAOBin(LiaoningUniversityofPetroleumandChemicalTechnology,SchoolofMechanicalEngineering,Fushun113001,China)Abstract:Scrollwrapwasamainpartofscrollcompressor.Itisnecessarytohavemodelanalysisforitinordertostudythepr

3、opertyofvibrationproperty.Firstly,thethree2dimensionalmodelofscrollwrapwasfoundedusingAPDLwithformingscrollcurvebasedoncircleinvolute,thefiniteelementmodelofitwasconstructedthroughmeshing;thenthemodelcalculationwascarriedoutbymodelanalysismoduleaccordingtoBLOCKLANCZOSmethod;Finallythe

4、topsixnaturalfrequenciesandthecorrespondingmodalshapesaregained,whichofferingtheoryconductforscrollwrapindesigning,manufacturingandrepairing.Keywords:scrollwrap;ANSYSsoftware;modelanalysis的横截面为具有一定宽度的渐开线,基圆上的渐开1引言线的初始角为α,其内侧的渐开线方程为涡旋压缩机是国际上20世纪70年代开发应用x=a[cos(φ-α)+φsin(φ-α)]的一种新型压缩机,它

5、具有高效率、高可靠性、低能(2)y=a[sin(φ-α)-φcos(φ-α)]耗、低噪声、零件数少、结构紧凑等突出优点,被称为其外侧渐开线方程为第3代压缩机。涡旋压缩机主要依靠一对涡旋盘来x=a[cos(φ+α)+φsin(φ+α)]实现吸气、压缩、排气过程。涡旋压缩机中大多数采(3)y=a[sin(φ+α)-φcos(φ+α)]用圆的渐开线作为涡旋体的涡旋曲线。圆的渐开线根据渐开线的几何特性,可以通过APDL语言是一条用无限短的圆弧连接成的曲率连续变化的光在ANSYS软件中建立涡旋体,如图1所示。[1]滑曲线。[2-3]2涡旋体截面的几何模型对于以渐开角φ作为参

6、变数的坐标系中一根圆的渐开线,其基圆半径为a,其表达式为x=a(cosφ+φsinφ)(1)y=a(sinφ+φcosφ)由于涡旋压缩机的涡旋体有一定壁厚,涡旋体收稿日期:2009-06-20图1涡旋体的截面几何形状·2·压缩机技术2010年第1期求解以上方程可以确定<和ω,节点果得到n3涡旋体的模态分析222个特征解(ω1,<1)、(ω2,<2)、⋯、(ωn,

7、振动不可避免,从而影响机器的寿命和个固有频率的振型。可靠性,所以有必要对其进行模态分析,为对振动特利用ANSYS对涡旋体进行模态分析,利用性的分析提供了有利的理论依据。BLOCKLANCZOS方法进行模态分析。取前6阶进3涡旋体采用碳钢制造,其密度为7185g/cm,弹行研究,其计算结果如表1所示,前6阶模态振型见性模量为200GPa,泊松比为013。其主要几何尺寸图3。为:基圆半径为5mm,涡旋体节距为3114mm,渐开表1涡旋体的前6阶固有频率线起始角度为30°,涡旋体的高度为25mm,涡旋体阶数固有频率(Hz)的壁厚为5123mm。将涡旋体的截面拉伸25mm

8、15.94