2010年第2期（总220期）
文章编号：1006-2971(2010)02-0008-03
压机技术 Compressoc
单螺杆压缩机星轮的有限元模态分析
王可，贵晓微
（沈阳工业大学机械工程学院，辽宁沈阳110178）
设计研究
摘要：应用SolidWorks软件建立了单螺杆压缩机星轮的三维实体模型，利用ANASYS对星轮进行了有限元模态分析，得到了里轮前6阶围有频率及其对应的振型，并对低阶固有振型进行归纳。这些结果可为单爆杆压缩机呈轮的动态设计提供参考。
关键调：单螺杆压缩机；星轮；有限元分析法；固有频率
中图分类号：TH455
文献标识码：A
ModelAnalysisforGateRotorofSingleScrewCompressor
WANG Ke,CUI Xiao-wei
(School of Mechanical Engineering,Shenyang Unipersity of Technology,Shenyang 110178,Ching)
Abstract : Gate rotor was a main part of single screw compressor. It was necessary to have model analysis for it. The entity model was constructed by SolidWorks software,then it was imported to ANSYS software to have model analysis,the six natural frequency and mode shape was aoquired, which can offer theory conduct for design. Key words: single screw compressor;gate rotor;finite element method; natural frequency
1引言
单螺杆气体压缩机作为一种新型的气体压缩机，具有结构简单、振动小、噪声低、可靠性高、节能等优点。目前单螺杆压缩机朝着高可靠性，长寿命方向发展。单螺杆压缩机的成功运行依赖于关键部件抵抗振动和稳态应力的能力，但单螺杆压缩机工作时受内部和外部激励将发生机械振动，引起星轮磨损加剧，压缩机振颜、噪声大等一系列间题，致使压缩机寿命降低，工作不稳定。所以对星轮的固有特性进行分析，防止共振现象发生对于提高单螺杆压缩机的工作稳定性和延长使用寿命十分重要。
然而，在星轮的设计阶段，往往很难得到星轮固有特性的实验数据，只能通过理论计算得到进行动力学分析的参数，目前最好的方法是有限元分析法。本文运用有限元法分析了星轮的固有振动特性，通过有限元分析软件ANSYS分析了星轮的各阶模态，得到了其低阶固有频率和对应振型，所得结果可为
单螺杆压缩机星轮的动态设计提供参考。收稿日期：2009=11=23
2有限元模态分析方法
2.1模态分析的基本概念和理论
结构在进行自由振动时所具有的振动特性叫做
模态。结构的模态是由结构本身的特性和材料的特性所决定的，与外部载荷无关。模态分析是用来确定结构的振动特性的一种技术，通过可以确定结构的频率、固有振型和振型参与系数，其目的是为了避免系统在工作时发生共振。由弹性力学有限元法，可得星轮系统的运动微分方程
[M]IX +[C]IXI +[K]IX=IF(t)(1)
式中
[M]、[C]、[K]—系统总体质量矩阵、阻
尼矩阵和刚度矩阵
1XI、IXI、X-—节点加速度向量、速度
向量和位移向量
F(t)节点动载荷向量
若无外力作用，即1F(t)1={0，则得到系统的自由振动方程。在求结构的固有频率和固有振型时，阻尼对它们影响不大，因此，可以略去，这时无阻尼自由振动的运动方程为
[M]IX+[K]IXI =|0]
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