ANSYS模态分析在螺杆压缩机转子临界转速计算上应用.pdf

动设备 P石油化工设备技术，2011，32(3)·56· etrochemicalEquipmentTechnology ANSYS模态分析在螺杆压缩机转子 临界转速计算上的应用 岳 平 (中国石化S-程建设公司，北京 100101) 摘 要 ：螺杆压缩机转子的临界转速是螺杆压缩机转子设计 中的一个重要参数 ，本文介绍 了利用 AN SYS有限元软件的模态分析功能。计算螺杆压缩机转子临界转速的方法和计算结果的后处理过程 。 关键词 ：临界转速 螺杆压缩机转子 ANSYS 有限元分析 旋转机械转子的工作转速接近其横向振动的 2 临界转速的计算 固有频率而产生共振的特征转速称为临界转速 。 临界转速的数值与转子的材料、几何形状 、尺 汽轮机、压缩机和磨床等高速旋转机械的转子 ，由 寸、结构形式 、支承情况和工作环境等因素有关 。 于制造和装配不当产生转子的质量偏心 ，以及油 计算转子临界转速 的精确值很复杂，需要 同时考 膜和支承的反力等原因．运行中会发生弓状回旋。 虑全部影响因素 ，在工程实际中常采用近似计算 当工作转速接近临界转速时，挠曲量显著增加 ，引 法或实测法来确定 。对于在图纸设计阶段 的转 起支座剧烈振动，形成共振 ，甚至波及整个机组和 子 ，可用分解代换法、当量直径法或图解法估算其 厂房，造成破坏性事故。因此在对旋转机械转子 一 阶临界转速 。 设计时 ，其临界转速的计算非常重要 。 由于转子的形状通常 比较复杂 ，计算临界转 1 转子动力学 速多用近似方法 。当精度要求不高时，可用瑞利 转子动力学是固体力学的分支 。主要研究转 法 (见瑞利原理)算出临界转速的一阶近似值。瑞 子一支承系统在旋转状态下的振动、平衡和稳定性 利一里兹法和布勃诺夫一伽辽金法则可用来作 比 问题 ，尤其是研究接近或超过临界转速运转状态 较精确的计算 。精确计算大型转子最常用的方法 下转子的横向振动问题。使转子发生强烈振动的 是 HMP法 ，它是在 H．霍尔泽计算扭振固有频率 转速 ，它是转子动力学中研究得 比较完善的一类 的方法的基础上 ，经 N．0．密克勒斯塔和 M．A． 问题 。转动系统中转子各微段的质心不可能严格 普罗尔改进而来的(HMP就是他们三人姓 氏的 处于回转轴上 ，因此，当转子转动时，会 出现横 向 缩写)。该法 的要点是 ：先把转子分成若干段 ，再 干扰，在某些转速下还会引起系统强烈振动 ，出现 经换算把每段上的集中质量和分布质量集聚在该 这种情况时的转速就是临界转速。为保证系统正 段的两端，然后逐段作挠度 、转角、弯矩 、剪力的传 常工作或避免系统 因振动而损坏，转动系统的转 递运算 。在运算中，上述 四个量都表为一个假定 子工作转速应尽可能避开临界转速 ，若无法避开 ， 的转速的函数 。每一个满足转子两端一切边界条 则应采取特殊防振措施。临界转速与转子的弹性 件的转速就是一个临界转速。与各阶临界转速相 和质量分布等因素有关 。对于具有有限个集中质 应的振型也可 由此算出。 量的离散转动系统 ，临界转速的阶数等于集 中质 随着计算机产业 的飞速发展 ，采用有限元计 量的个数；对于质量连续分布的弹性转动系统 ，临 界转速有无穷多阶。而有工程实际