双层涡轮式搅拌器振动模态研究.pdf

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1、工艺设备双层涡轮式搅拌器振动模态研究杨艳重庆文理学院机电工程学院重庆永川I402160摘要：本文以搅拌机执行机构双层涡轮式搅拌器为研究对象，基于结构振动模态理论，建立搅拌器振动力学模型，得出影响其主振型的频率计算表达式，分析出影响其主振型的频率主要有四个。利用大型有限元软件ANSYS进行振动模态仿真分析，得出搅拌器的固有频率及其对应的振型图，分析了六阶模态的振动规律，验证了理论推导的结果，并分析在频率47．848Hz的时候，将出现明显的共振现象，为结构的优化设计和动力学的进一步分析提供理论依据。关键词：搅拌器；ANSYS；振动模态中图分类号：

2、0327文献标识码：A文章编号：1671-5799(2015)07-0092-02引言O1=A1sin(cot+)搅拌机在工业生产中发挥其积极的作用，随着对工作要求02=A2sin(cot+)的不断提高，传统静力学分析方式已经不能够满足设计的要求，不仅要考虑结构的静态刚度，还要考虑其动态特性。振『k1+k2一Jlco动问题是动力学分析中最重要的组成部分，模态分析为振动l一嘲k2+k一3k一22∞JI的研究提供了一种很好的研究方法⋯。本文以搅拌机执行机构双层涡轮式搅拌器为研究对象，对其进行模态分析，研究其动态特性，为进一步进行动力学分析和进行优

3、化设计提供理论依据。整理行列式得频率方程为：1搅拌器力学模型的建立一_，1J2一[(】+k2)o)zJ2+(．i}2+k3)o)2J1】拌器主要由圆盘涡轮1、圆盘涡轮2和主轴组成。其模型如+klk2+klk3+kzk3=0图1所示。将其简化为轴盘类振动问题，如图2所示。令：／一．，lJ2=Cl／‘⋯J2(k1+k2)=C2J】(k2+k3)=C3l2+kLk3+k2k3=C4。则方程表示为：一壁嚣灞醚Cl03一(C2+C3)co+C4=0图1搅拌器振模型令=(On，则方程表示为：C。：一(c+C)co+C4=0求解得主振形频率为：2C2+C3

4、+√(c2+C3)一4C1C4————■———一‘图2搅拌器振动力学模型2C2+C3～4(c2+C3)一4CIC4——————一设盘1和盘2偏离平衡位置的角位移为和，其转动惯量分别为和。各轴段的扭转刚度为klGJ)／l,，从以上数学求解的结果可以得到，影响其主振型的频率主kz，／f^=／13(其中G为剪切弹性模量，J，为截要有四个。．面的极惯性矩，圆截面J=Jrd／32)，对两盘受力分析，列2数值模拟写微分方程得：2．1仿真模型的建立搅拌器由主轴、圆盘涡轮、螺柱、螺母、轴承等组成，Jl01=一kl0l+k2(o2—01)把它们看成是一个整体。

5、在建模过程，对模型进行合理的简J202：一k302一k2(02一)化，忽略如倒角、倒圆、小凸台等对分析结果影响较小的整理得：因素。在pro／E软件环境里面设置MKgS的主单位，以便于和ansys里面进行仿真的单位保持一致，完成建模后，以通用Jl01一k202+(k1+k2)ol=0标准格式文件．igs导入~ansys里面进行分析。材料选用J02一k2+(七+k)02=045钢，其弹性模量为200GP，密度为7．85e3Kg／m。，泊松比为写成距阵形式为：0．3。BEAM44是三维弹性梁单元，能够直接对其他三维设计软件转换过来的实体模型进行网格

6、划分，适用于分析拉、压、[捌扭转和弯曲变形，此单元每个节点有6个自由度，即沿坐标X、Y、z轴方向的平移自由度和分别绕这3轴的旋转自由度，=嘲能够更好的模拟实际工况，生成的有限元仿真模型如图3所不o盘1和盘2做同频率同相位振动，则令：(下转第1OO页)92