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        雙螺桿式空氣壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的振動特性研究

        2018-08-29 07:21:02吳智慧陳鵬杜祖超
        汽車實用技術(shù) 2018年15期
        關(guān)鍵詞:六階螺桿式空氣壓縮機(jī)

        吳智慧,陳鵬,杜祖超

        (武昌首義學(xué)院機(jī)電與自動化學(xué)院,湖北 武昌 430064)

        前言

        隨著機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的多元化發(fā)展,螺桿式壓縮機(jī)分為單螺桿式和雙螺桿式,由于現(xiàn)在工程設(shè)備的高效率,低噪聲,低能耗要求,雙螺桿式壓縮機(jī)運用得越來越廣泛,轉(zhuǎn)子平行裝配在壓縮機(jī)主機(jī)的腔體內(nèi),變換不同區(qū)間壓力值,實現(xiàn)氣體的壓縮功能。陰陽轉(zhuǎn)子是空氣壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)件中主要的組成部分,轉(zhuǎn)子是否產(chǎn)生共振現(xiàn)象決定了結(jié)構(gòu)運行是否穩(wěn)定。本文運用了Pro/E軟件研究了雙螺桿式空氣壓縮機(jī)陰轉(zhuǎn)子的動態(tài)特性,并對該固有特性進(jìn)行了分析研究。

        1 壓縮機(jī)陰陽轉(zhuǎn)子嚙合特性

        本文轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)中陽螺桿采用右旋螺旋結(jié)構(gòu),齒數(shù)為 4,螺桿長度為135mm。陰螺桿采用左旋螺旋結(jié)構(gòu),齒數(shù)為6,螺桿長度為135mm,陰陽螺桿相互嚙合運動。

        圖1 陰陽轉(zhuǎn)子嚙合傳動圖

        2 壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子模態(tài)分析

        模態(tài)分析主要計算機(jī)械結(jié)構(gòu)的固有頻率,機(jī)械結(jié)構(gòu)不同的振動形式,對應(yīng)一定的頻率值。求得頻率后,通過改變機(jī)構(gòu)振動方式避免結(jié)構(gòu)的振動頻率和基本頻率相等或者相近,避免共振。

        運用Pro/E軟件建立陰轉(zhuǎn)子的三維模型,選擇模態(tài)分析模塊,對模型進(jìn)行材料的定義,網(wǎng)格的劃分,其中網(wǎng)格模型的節(jié)點為34506個,單元為19776個,約束條件的建立,最后求解得到陰轉(zhuǎn)子的前六階振動頻率。并通過前六階頻率與陽轉(zhuǎn)子的基頻進(jìn)行對比,找出產(chǎn)生噪聲的原因,確定共振的區(qū)域,避免該區(qū)域,優(yōu)化轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)。

        圖2 陰轉(zhuǎn)子的三維模型

        圖3 陰轉(zhuǎn)子的網(wǎng)格模型

        本文轉(zhuǎn)子的密度為7.88g/cm3,彈性模量為206Gpa,泊松比為0.3,其模態(tài)分析結(jié)果如下表:

        表1 前六階頻率

        如圖所示,一階頻率時轉(zhuǎn)子繞著軸心轉(zhuǎn)動,二階和三階頻率時轉(zhuǎn)子出現(xiàn)三個方向的彎曲,四階和五階頻率時轉(zhuǎn)子出現(xiàn)扭轉(zhuǎn),六階頻率時轉(zhuǎn)子出現(xiàn)擺動現(xiàn)象。

        根據(jù)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速可以算出陽轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動周期為1/34s,那么轉(zhuǎn)動的頻率為34Hz,陰轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動頻率通過模態(tài)分析遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于陽轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動頻率,所以陰陽轉(zhuǎn)子不可能存在共振現(xiàn)象,運動過程中穩(wěn)定性較好。

        圖4 一階模態(tài)振型

        圖5 二階模態(tài)振型

        圖6 三階模態(tài)振型

        圖7 四階模態(tài)振型

        圖8 五階模態(tài)振型

        圖9 六階模態(tài)振型

        3 結(jié)論

        通過對空氣壓縮機(jī)的陰轉(zhuǎn)子進(jìn)行模態(tài)分析,得出轉(zhuǎn)子的前六階固有頻率,并與陽轉(zhuǎn)子的基頻進(jìn)行比較,判定空氣壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)是否能穩(wěn)定運行,避免轉(zhuǎn)子共振產(chǎn)生噪聲和機(jī)械磨損,本文的模態(tài)分析為提高雙螺桿式空氣壓縮機(jī)的運行穩(wěn)定性提供了理論依據(jù)。

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