涡旋压缩机传动系统动平衡设计和模态分析

以某卧式涡旋压缩机传动系统为研究对象，首先通过UG软件对传动系统结构进行三维建模，然后通过计算对传动系统进行动平衡设计，最后将平衡后的传动系统通过Ansys Workbench有限元分析软件进行模态分析。该传动系统的工作转速是0~6000 rpm，结果表明：该传动系统的工作转速小于0.75倍的临界转速，所以该传动系统的结构设计符合要求。

涡旋压缩机是一种新型高效容积式压缩机，因其结构简单、体积小、容积效率高、噪音低等优点， 目前广泛应用于空调、交通运输、电动汽车等领域里[1] [2]。

苏亚锋[3]等通过动平衡理论对涡旋压缩机传动系统进行动平衡设计计算，实现了传动系统的结构优化。邱海飞[4]建立传动系统等效力学模型和动平衡方程，借助有限元建模程序，确定了平衡块更加合理的质心位置。赵嫚[5]等应用Ansys Workbench 有限元分析软件对传动系统进行模态分析，得到传动系统前六阶模态的固有频率和对应振型。张亢[6]等压涡旋缩机传动系统进行力学和多体动力学仿真分析，优化了偏心轮结构参数。

本文通过UG 软件对涡旋压缩机传动系统结构进行三维建模；为了实现传动系统动平衡设计，通过机械平衡原理在动涡盘底板处减少质量实现一次平衡，通过力学分析在传动系统中添加平衡块来实现二次平衡；通过Ansys Workbench 有限元分析软件对平衡后的传动系统进行模态分析，得到传动系统前六阶模态的固有频率和对应振型以及临界转速。验证了该传动系统结构设计的可行性。

2. 材料与方法 本文研究的是涡旋压缩机的传动系统，传动系统是涡旋压缩机的重要组成部分，它影响着压缩机的可靠性、寿命、效率、噪声等各个方面， 传动系统由动涡盘组件(动涡盘、动涡盘轴承)、主轴承、副轴承、曲轴、转子、偏心摆套和上、下平衡块组成。各部件材料属性如表1 所示。

Table 1. Material properties of each component 表1. 各部件材料属性 部件 密度(kg/m3) 杨氏模量(GPa) 泊松比 动涡盘 2680 79 0.34 曲轴 7850 211 0.3 转子 7730 218 0.26 偏心摆套 7890 211 0.28 上、下平衡块 6950 120 0.25 对于涡旋压缩机传动系统的模态分析，本文提供的研究方法如下：