李 婷（榆林職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西榆林，719000）

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除塵器軸承端蓋模態(tài)分析

李 婷
（榆林職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西榆林，719000）

摘要：本文采用有限元分析軟件ANSYS分析方法及模態(tài)分析技術(shù)，建立除塵器軸承端蓋的有限元模型，對(duì)端蓋進(jìn)行模態(tài)分析，求得端蓋固有頻率和振型，為端蓋的進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：軸承端蓋；有限元分析；模態(tài)分析

0　引言

端蓋的一般作用：軸承外圈的軸向定位；防塵和密封，除本身可以防塵和密封外，也常和密封件配合以達(dá)到密封作用；位于車床電動(dòng)機(jī)和主軸箱之間的端蓋，主要起傳遞扭矩和緩沖減震的作用，使主軸箱的轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)。因此該零件具有足夠的強(qiáng)度、剛度耐磨性和韌性，以適應(yīng)端蓋的工作條件。

模態(tài)分析主要是研究結(jié)構(gòu)或機(jī)器部件的振動(dòng)特性，得到結(jié)構(gòu)的固有頻率和振型。振動(dòng)現(xiàn)象是機(jī)械結(jié)構(gòu)經(jīng)常需要面對(duì)的問題之一，由于振動(dòng)會(huì)造成結(jié)構(gòu)的共振或疲勞從而破壞結(jié)構(gòu)，所以必須了解結(jié)構(gòu)的固有頻率和振型，避免在實(shí)際工況中因共振因素造成結(jié)構(gòu)的損壞。對(duì)復(fù)雜結(jié)構(gòu)進(jìn)行精確的模態(tài)分析將為評(píng)價(jià)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)特性、診斷及預(yù)報(bào)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的故障、新產(chǎn)品的動(dòng)態(tài)性能的預(yù)估及優(yōu)化設(shè)計(jì)提供科學(xué)的依據(jù)。

圖1　端蓋模態(tài)振型云圖

圖2　端蓋振動(dòng)頻率

1　有限元分析模型

1.1 幾何模型的建立

應(yīng)用pro/E軟件建立三維實(shí)體模型，后將模型導(dǎo)入Ansys Design Modeler平臺(tái)，并對(duì)三維模型進(jìn)行優(yōu)化。因?yàn)閳A角對(duì)端蓋

的影響較小，所以對(duì)圓角可以進(jìn)行忽略，這樣簡化不僅符合有限元建模的規(guī)則，也可以減少ANSYS 運(yùn)行時(shí)的求解時(shí)間，同時(shí)不會(huì)對(duì)端蓋模態(tài)分析產(chǎn)生影響。

1.2 材料屬性定義

軸承端蓋采用45#鋼，其彈性模量為E=2.09E×1011，泊松比為υ=0.269，密度7.890×103kg/m3。

1.3 網(wǎng)格劃分

劃分網(wǎng)格是建立有限元模型的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，劃分網(wǎng)格的形式對(duì)計(jì)算精度和計(jì)算規(guī)模將產(chǎn)生直接影響,劃分網(wǎng)格時(shí)應(yīng)從網(wǎng)格數(shù)量、網(wǎng)格疏密等方面考慮以下基本原則: 進(jìn)行應(yīng)力分析(包括靜應(yīng)力和動(dòng)應(yīng)力) 適合劃分疏密不同的網(wǎng)格，因?yàn)楣逃蓄l率和振型主要取決于結(jié)構(gòu)質(zhì)量分布和剛度分布,不存在類似應(yīng)力集中的現(xiàn)象,采用均勻網(wǎng)格可使結(jié)構(gòu)剛度矩陣和質(zhì)量矩陣的元素不致相差太大, 可減小數(shù)值計(jì)算誤差，故計(jì)算固有特性時(shí)則趨于采用較均勻的網(wǎng)格形式。

2　計(jì)算結(jié)果分析

根據(jù)有限元分析軟件ANSYS進(jìn)行計(jì)算求解，得出端蓋前六階模態(tài)的振型云圖（圖1）和頻率（圖2）。

由上述分析結(jié)果可以看出，在不同頻率下軸承端蓋會(huì)產(chǎn)生不同情況的變形，在設(shè)計(jì)過程中要避開這些頻率，以免對(duì)軸承端蓋產(chǎn)生破壞作用。

3　結(jié)束語

本文采用ANSYS有限元分析軟件對(duì)旋轉(zhuǎn)網(wǎng)式綜合除塵器軸承端蓋進(jìn)行固有特性的分析。ANSYS有限元分析軟件也可以對(duì)其他零件，確定其結(jié)構(gòu)的固有頻率和振型，從而指導(dǎo)產(chǎn)品設(shè)計(jì)，避免外力頻率和結(jié)構(gòu)固有頻率相同，以防止共振現(xiàn)象。

參考文獻(xiàn)

[1] 丁欣碩, 凌貴龍.Ansys Workbench 14.5有限元分析案例詳解[M]. 北京: 清華大學(xué)出版社, 2007.9

[2] 陸爽等編著. Ansys Workbench 13.0有限元分析從入門到精通[M]. 機(jī)械工業(yè)出版社, 2002.1

[3] 宋劍鋒. ANSYS有限元分析[M]. 中國鐵道出版社, 2008

Modal analysis of bearing end cover of dust collector

Li Ting
（Career Technical College,Yulin,Yulin,Shaanxi,719000）

Abstract：In this paper,the finite element analysis software ANSYS analysis method and modal analysis technology,precipitator bearing end cover of the finite element model is established,modal analysis of end cover,obtain the end cover inherent frequency and vibration type,provides a theoretical basis for the end caps to further optimize the design.

Keywords：bearing cover;finite element analysis;modal analysis