基于ANSYS的叶片模态分析与创新设计.pdf

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1、·50·基于ANSYS的叶片模态分析与创新设计米黄仕彪(浙江工商职业技术学院工学院，浙江宁波315012)摘要：本文提出新型叶片结构，使叶片与定子由传统的滑动磨擦改变为滚动磨擦，有效减小叶片磨损。利用有限元软件ANSYS的模态分析技术，通过对叶片结构进行优化设计可以得到合理结构的新型叶片，达到节能降噪的目的。关键词：叶片ANSYS模态分析降噪中圈分类号：TB123文献标识码：A文章编号：1002,6886(2010)06—0050—03ModalAnalysisandInnovativeDesi

2、gnfortheVaneBasedonANYSYHUANGShibiaoAbstract：Anewvanestructureisdiscussedinthispaper．Theabrasionofvaneisefficientlyreducedbychangingslidingfrictionintorollingfriction．ThefreedommodalanalysistechnologyoffiniteelementanalysissoftwareANSYSisused，aration

3、alnewvanestructurecanbeobtainedbyoptimaldesignforthestructuralofVan，thenpurposeofenergy—savingandnoisereductionCanbeattained．Keywords：vane；ANSYS；modalanalysis；noisereduction线的法线方向，为定子对叶片的摩擦力，方向沿A点处定0前言子曲线的切线方向，且=-厂×F．为叶片与定子的摩擦系在液压传动技术领域，叶片泵是目前工业使用较多的

4、液数。由于工作中叶片高速旋转的惯性力、液压力的作用，叶片压泵，衡量叶片泵性能的重要指标主要是泵的振动和噪声高顶部A点磨损较大，叶片顶部逐渐被磨成一个平面，导致叶低问题。近年来，国内外的高校、科研院所在叶片泵降噪方面片与定子曲面的接触面增大，进而引起摩擦力增大。的进行了大量的研究，取得了一定的成果。随着叶片泵向高压、高转速方向发展，国产的叶片泵运转长时间运行后的噪声和振动问题依然突出，一直没有很好地解决，振动和噪声导致大量的能量损耗，降低了液压系统效率。叶片泵的噪声有机械噪声和流体噪声两部分构成。

5、，机械噪声为其主要成份，机械噪声与定子曲线形状、转子及叶片的结构等相关，机械噪声主要是叶片与定子内表面磨擦、撞击产生的。叶片泵的技术难点在于解决叶片运动过程中对1定子2转子3叶片4配流盘定子的冲击，以及如何进一步改善叶片的受力、减少磨损。虽图1叶片泵结构图2叶片受力图然定子高次曲线的应用在理论上保障了叶片运动的平稳性，但由于叶片顶部结构为尖角状或圆弧廓状，叶片在运动中与2叶片优化设计及模态分析定子仍然存在较大的磨擦，引起噪声，此外叶片在高速旋转过2．1传统叶片结构程中，当激振频率与叶片的某阶固有

6、频率相等时，会引起叶片如图3所示，传统叶片剧烈的振动。结构简单，制造加工方便，此1叶片的受力分析外与叶片装配的定子结构也简单，装配简便，应用中装配传统叶片泵的结构如图1所示，主要由定子、转子、叶片、图效果如图1所示。但缺点配流盘等组成。叶片在定子曲线上划动时，叶片顶部受到定是叶片顶部与定子为滑动磨子内曲线的两个作用力，如图2所示，叶片与定子为滑动磨擦，接触面的受力性能较差，图3传统叶片结构擦，为定子对叶片的接触反作用力，方向沿A点处定子曲基金项目：浙江工商职业技术学院科研项目基金资助(KYB08

7、12)。作者简介：黄仕彪(1979一)，男，福建龙岩人，浙江工商职业技术学院工学院讲师，硕士，研究方向：机电液技术、CAE，发表论文4篇。收稿日期：2010—10—13·51·叶片运转时的摩擦力较大，容易引起叶片与定子的剧烈磨损问题，下面利用用有限元软和系统噪声。件对叶片进行模态分析，求2．2新型叶片结构解两种叶片的各阶固有频为了改善传统叶片受力率及相应模态振型，为解决状况，在传统叶片的基础上新型叶片在工作中因共振改进，设计一种新型叶片结而引起的噪声问题，提供参构，新型叶片结构由叶片、滚考解决方

8、法。动体、销钉、螺钉四个部分组把叶片结构网格划分，成，如图4至8所示。其中，取SOLID45单元，叶片的有图9新型叶片与转子装配示图如图4b的叶片空间框架图限元网格图如图10、ll所所示，叶片的顶部开有滚动示。材料属性输入杨氏模量E=2．2X10“Pa，泊松比为0．31，体的滚槽，滚槽左侧是滚动密度r=7800kg／m。求解传统叶片结构前3o阶、新型叶片体支撑孔，滚槽右侧打螺纹结构前35阶的固有频率，各阶固有频率结果如图12、13所孔，叶片底部设有一个方形示。图中数据显示，从第7阶开始，两种叶片