螺杆压缩机结构模态研究摘要文章通过对车用空调压缩机皮带轮高速运转过程中的径向及轴向跳动间隙进行模态分析，得出带轮在约束条件下的各阶模态。该结果对螺杆压缩机的优化可有效地控制振动、减小噪声辐射，并提高运行可靠性，为动力学分析和结构的优化设计提供可靠地理论依据。关键词螺杆压缩机模态分析皮带轮带轮约束中图分类号：TH455文献标识码：A0引言空调压缩机中的螺杆压缩机得到普遍广泛的应用，螺杆压缩机采用内压缩、强制排气，能够连续输气、压力稳定，且排气量不随排气压力变化，无喘振。螺杆压缩机变容积比变压比通过滑阀调节，且转速高、排温低、效率高。螺杆压缩机运行的低噪声、高可靠性是当前技术发展及市场竞争条件下，各个生产厂家努力的目标。为获得合理的结构设计,螺杆压缩机强度及系统振动的预测和控制就显得尤为重要。过去采用经验类比和静态设计方法，难以保证壳体结构设计的合理性。随着有限元结构动、静力学分析技术和边界元声学分析技术的推广应用，声、振预测技术，作为先进的动态、优化设计方法已在结构的工程设计中显示出越来越重要的作用。本文将在螺杆压缩机设计中，皮带轮进行模态分析，对车用空调压缩机皮带轮高速运转过程中的径向及轴向跳动间隙进行模态分析，得出模态分析结果，为空调螺杆压缩机合理设计优化提供依据。1计算方案在不考虑实际零部件（产品）制造加工（装配）工艺以及精度的情况下，皮带轮对其内部线包之间间隙的影响因素有三个，即：带轮受静载的变形，受外力激励后皮带轮自有振动以及高速运转的离心力引起的变形。由机床加工类的相关文献可以查得，离心力引起的变形非常小，同时变形的趋势是向外变形，而不是我们关心的内部变形，故此因素可以忽略。对于外力激励造成的皮带轮的约束情况下的振动，主要是由于皮带的驱动转速引起。故计算带轮在约束条件下的各阶模态是否在皮带转速的工频范围内，若在其范围内，此问题就较为复杂，要算在某阶激励信号下的变形情况，否则只需考虑有皮带的张紧力给带轮造成的变形。2带轮约束边界的固有频率计算2.1模型简化结构上使用提供的数模，几乎不需要简化，只考虑带轮单独结构即可，见图1所示。2.2材质属性2.3接触与固结单个零件，不考虑接触情况。2.4网格单元皮带轮网格单元选用C3D4,网格长度为0.5〜1mm，总体尺寸为1mm,三角皮带接触处的齿形部分网格为0.5mm,合计划分出300042个节点，1424581个单元。如图2所示。2.5模态算法选择选用ABAQUS/STANDARD求解器中的振型叠加法的拉格朗日算法对频率特征值以及振型进行计算。2.6皮带轮约束模态频率特征值皮带轮的一阶模态为1702Hz,如图3所示。3结论通过带轮模态结果分析，由3.7-3.8结果分析可以，带轮一阶模态为1702Hz,提供的最高转速为9000r/min,即转动造成的激振频率为900Hz,为带轮一阶模态的一半左右,0〜9000r/min转速之间不会激振起带轮的自有振动。故无需分析带轮的动态特性等问题。参考文献[1]王国强•实用工程数值计算模拟技术及其在ANSYS上的应用[M].西安：西北工业大学出版社，1999：86-93.[2]GB/T19410-2008螺杆式制冷压缩机[S].[3]傅志方，华宏星•模态分析理论与应用[M].上海：上海交通大学出版社，2002.[4]邢子文•螺杆压缩机一一理论、设计及应用[M]•北京：机械工业出版社，2000.[5]陶建幸，丁厚明，杨胜梅•空调声质量评估技术的研究与应用[J]•振动测试与诊断，2001.21(3)：214-219.[6]张雪华.基于虚拟技术的装载机工作装置的仿真分析[J]・机械工程与自动化，2010(2)：40-42.[7]基于有限元分析软件ANSYS710的结构设计[M].北京：石油工业出版社，2003：245-250.