圆渐开线涡旋盘啮合模态分析
                                                 刘〓涛，翟凤晨，肖〓伊
                                      (兰州理工大学机电工程学院，甘肃 兰州〓730050)
摘要：为研究涡旋压缩机动静盘啮合时的固有频率，建立了涡旋压缩机动涡旋盘、静旋涡旋盘啮合时的数学模型。通过SolidWorks软件建立了两个涡旋盘啮合的三维实体模型，将建立的模型导入有限元软件ANSYS中计算，得到相应的动、静涡旋盘啮合时的6阶固有振型及各阶振型最大位移量。通过对比两种不同材料：灰口铸铁和镁合金，分析得出提高系统固有频率的一种途径。研究成果为涡旋压缩机的设计及在外部激振力作用下的振动响应分析提供了一定的理论依据。
关键词：涡旋压缩机；涡旋盘；模态分析； 数学模型； 振动分析
中图分类号：TH113.1〓文献标识码：A〓文章编号：2095-509X(2018)05-0034-04

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    涡旋压缩机是一种新型的容积式压缩机，虽然它的设计理念早已经被提出，但因为制造工艺上的限制，近些年才得到飞速发展。涡旋压缩机兼具高效、小体积、低噪声的特点。作为新一代的压缩机，它的结构相对简单，运行也相对平稳，在空调制冷、动力工程及交通运输领域有着相当广泛的应用。目前许多学者在其动力学性能上的研究已取得了大量理论成果。如有学者在综合考虑惯性力、气体力、温度场3个关键物理量的前提下，研究了三者共同作用下涡旋盘整体的应力变形分布情况，从而得出了涡旋盘最大应力变形发生的部位。有关曲轴轴承受到的径向载荷力、径向间隙和气体产生的颠覆力矩问题，部分学者也对其进行了深入的分析，并解决了部分摩擦学与动力学的耦合问题。以上多以有限元方法为基础进行动力学分析，且分析对象大多是单个涡旋盘而不是两个啮合的涡旋盘。
在实际的工况中，动涡旋盘、静涡旋盘在正常工作中始终保持啮合状态，而目前对涡旋压缩机动涡旋盘、静涡旋盘啮合后的整体分析却不多。只有对啮合在一起的涡旋盘进行分析，才能更接近工况，得到的相应结论才能更好地指导实践。

1〓模型的建立
1.1〓弹簧-质量块模型
如图1（a）所示，首先建立最简单的动涡旋盘、静涡旋盘的弹簧-质量块模型。图中m1a为静涡
旋盘的质量，m2a为动涡旋盘的质量。此模型没有考虑到啮合面的质量对振动的影响，只简单地分割出了动涡旋盘、静涡旋盘的质量，所以与实际工况相比，此模型有较大的模型误差。
图1（b）的模型是对图1（a）模型的改进，此模型考虑到了啮合面的整体质量。图中m1b为静涡旋盘的质量，m2b为啮合面的总质量，m3b为动涡旋盘的质量。
图1（c）所示模型中进一步分割了质量参量。图中m1c为静涡旋盘质量，m2c为静涡旋盘上啮合面的质量，m3c为动涡旋盘上啮合面的质量，m4c为动涡旋盘的质量。

此时系统的数学模型为：.....

基金项目：甘肃省自然科学基金资助项目(51665035)
作者简介：刘涛（1971—），女，甘肃兰州人，兰州理工大学教授，博士，主要研究方向为涡旋压缩机。


（文章来源《机械设计与制造工程》杂志如需详细资料请联系江苏机械门户网客服QQ:2980918915,电话025-83726289）

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