双螺杆压缩机转子的有限元模态分析

设计设究　…’　Ｄｅｓｉ　ｇｎ＆Ｒｅ，ｅａｒｔｈ　■　文章编号：１００６—２９７１（２０１２）０４－０００７－０３　双螺杆压缩机转子的有限元模态分析　史文延，余晓明，李金峰　（上海理工大学能源与动力工程学院，上海２０００９３）　摘要：运用有限元分析软件ＡＮｓＹｓ，对某公司无油双螺杆压缩机的转子建立有限元模型，并对其进行了模态分析，得出　了该压缩机转子的前６阶固有频率和振型。结果显示该螺杆压缩机转子的一阶、二阶临界转速远大于实际工作转速，不会　发生共振。通过模态分析为产品的设计和优化提供了理论参考依据。　关键宇：双螺杆压缩机；转子；有限元模态分析；ＡＮＳＹＳ　中图分类号：ＴＨ４５５　文献标志码：Ａ　Ｆｉｎｉｔｅ　Ｅｌｅｍｅｎｔ　Ｍｏｄａｌ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　Ｄｏｕｂｌｅ　Ｓｃｒｅｗ　Ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ　Ｒｏｔｏｒ　ＳＨＩ　Ｗｅｎ—ｙａｎ，ＹＵ　Ｘｉａｏ—ｍｉｎｇ，ＬＩ　Ｊｉｎ—ｆｅｎｇ　（Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｓｈａｎｇｈａｉ　ｆｏｒ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｅｎｅｒｙｇ　ａｎｄ　Ｐｏｗｅｒ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２０００９３，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ．ＡＮＳＹＳ　ｉｓ　ｕｓｅｄ　ｔＯ　ｂｕｉｌｄ　ｔｈｅ　ｆｉｎｉｔｅ　ｅｌｅｍｅｎｔ　ｍｏｄａｌ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｏｉｌ—ｆｒｅｅ　ｄｏｕｂｌｅ　ｓｃｒｅｗ　ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ　ｒｏｔｏｒ　ｉｎ　ａ　ｃｏｍｐａ—　ｎｙ．Ｔｈｅｎ　ａｆｔｅｒ　ｃｏｍｐｌｅｔｉｎｇ　ｔｈｅ　ｍｏｄａｌ　ａｎａｌｙｓｉｓ，ｔｈｅ　ｆｉｒｓｔ　ｓｉｘ　ｏｒｄｅｒ　ｎａｔｕｒａｌ￣ｅｑｕｅｎｃｙ　ａｎｄ　ｍｏｄｅ　ｏｆ　ｖｉｂｒａｔｉｏｎ　ｃａｎ　ｂｅ　ｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｉｔ　ｃａｎ　ｂｅ　ｓｅｅｎ　ｆｒｏｍ　ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｆｉｒｓｔ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｓｅｃｏｎｄ　ｏｒｄｅｒ　ｃｒｉｔｉｃａｌ　ｓｐｅｅｄ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｒｏｔｏｒ　ｉｓ　ｍｏｒｅ　ｔｈａｎ　ｔｈｅ　ａｃｔｕａｌ　ｗｏｒｋｉｎｇ　ｓｐｅｅｄ，ＳＯ　ｔｈｅｒｅ　ｗｏｎ　ｔ　ｂｅ　ｒｅｓｏｎａｎｃｅ．Ｔｈｅ　ｍｏｄａｌ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｈａｓ　ｐｒｏｖｉｄｅｄ　ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ　ｂａｓｉｓ　ｆｏｒ　ｐｒｏｄｕｃｔｓ　ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　ｐｒｉｏｒｉｔｉｚａｔｉｏｎ　ｓｃｈｅｍｅ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｄｏｕｂｌｅ　ｓｃｒｅｗ　ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ；ｒｏｔｏｒ；ｆｉｎｉｔｅ　ｅｌｅｍｅｎｔ　ｍｏｄａｌ　ａｎａｌｙｓｉｓ；ＡＮＳＹＳ　１引言　单元类型对模型进行分网；　近年来，由于螺杆压缩机的运用越来越广泛，　（３）定义材料属性：阴阳转子采用的材料是　国家和通用机械行业与企业越来越重视螺杆压缩　镀铬不锈钢；　机的研究。　（４）划分网格：得到阳转子的单元个数　转子是螺杆压缩机中的核心运动部件之一，　为７２７６０７，阴转子的单元个数为２１５２５８。　它承受了极为复杂的载荷。压缩机的转子必须保　２．２加载与求解　证临界转速要远离其临界转速的要求，本文利用　进入求解器，设定相应的分析选项，需要提　有限元分析软件ＡＮＳＹＳ对双螺杆压缩机的转子进　取的模态阶数为６，扩展的阶数为６，并对模态进　行有限元模态分析，以确定其固有频率和振型，　行扩展，然后对模型添加约束。　从而避免压缩机在工作时产生共振。　本文采用将阴阳转子与轴承的轴面进行自由度　约束，阳阴转子添加约束后的有限元模型见图ｌ。　２阴阳转子的模态求解［２－３］　２．３后处理　２．１　阴阳转子模型前处理　经过后处理可得到阴阳转子的各阶频率，如　（１）导人模型：将建立的三维实体模型，导　表１和表２。　人￣ＩＪＡＮＳＹＳ经典环境中，显示为实体模型；　（２）选择单元模型：选择“Ｔｅｔ　ｌＯｎｏｄｅ１８７”　３计算结果与分析　当阴阳转子在运行时，某个时刻的频率与阴　收稿日期：２０１２—０３—１３　阳转子哪一阶的频率接近时，此时就会发生共振　２０１２年０４期（总第２３４期）