谷轮涡旋压缩机具有高效率、高可靠性、低能耗、低噪声、零件数少、结构紧凑等突出优点,被称为第3代压缩机。谷轮涡旋压缩机主要依靠一对涡旋盘来实现吸气、压缩、排气过程。
在工作过程中涡旋体受到不平衡的气体力和惯性力,机器的振动不可避免,从而影响机器的寿命和可靠性,所以有必要对其进行模态分析,为对振动特性的分析提供了有利的理论依据。
涡旋体采用碳钢制造,其密度为7.85 g/cm3,弹性模量为200 GPa,泊松比为0.3。其主要几何尺寸为:基圆半径为5 mm,涡旋体节距为31.4 mm,渐开线起始角度为30°,涡旋体的高度为25 mm,涡旋体的壁厚为5.23 mm。将涡旋体的截面拉伸25 mm即可得到其三维实体模型,接着利用Solid45单元对实体模型进行网格划分得到有限元模型,共划分了36931个节点, 18822个单元。
根据计算结果可知,谷轮涡旋压缩机在工作时工作载荷的频率应该避开各阶固有频率,避免发生共振,进而对涡旋体的实际工作载荷的设计提供理论指导。涡旋体的模态分析能准确地确定振型节点位置,并能快速地分析涡旋体尺寸、材料等因素对涡旋体动特性的影响。这对涡旋压缩机的改进和开发选择较优的涡旋体转子参数是很有效的。
